JPWO2013088849A1 - Cutting apparatus and processing method using the same - Google Patents

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Abstract

切込量が時々刻々と変化する加工パスにおいても、一定の異常検知しきい値を用いることを可能とするために、加工条件を設定し、設定した加工条件に基づいて切削工具で被削材を切削加工し、被削材を切削加工中に切削工具の振動または切削力を検出し、検出した信号を処理して切削成分信号と工具振動成分信号に分離し、分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて加工中の状態を判定するための判定指標値を算出し、算出した判定指標値を予め設定した判定しきい値と比較して、判定しきい値に対する判定指標値の大きさに応じて設定した加工条件に対するオーバーライド量を含む新しい加工条件を算出し、設定した加工条件を算出した新しい加工条件に変更して工作機械で被削材を切削加工するようにした。To make it possible to use a certain abnormality detection threshold even in machining passes where the cutting depth changes from moment to moment, set the machining conditions and cut the workpiece with the cutting tool based on the set machining conditions. The cutting tool vibration or cutting force is detected during cutting of the work material, the detected signal is processed and separated into the cutting component signal and the tool vibration component signal, and information on the separated cutting component signal is obtained. And a tool vibration component signal information to calculate a determination index value for determining a state during machining, compare the calculated determination index value with a predetermined determination threshold value, and Calculate new machining conditions including an override amount for the machining conditions set according to the size of the judgment index value, and change the set machining conditions to the calculated new machining conditions to cut the workpiece with the machine tool I made it.

Description

本発明は、切削加工中に加工状態をモニタリングし、順次加工条件を変更することにより、加工異常を発生させない条件で切削加工する切削加工装置及びそれを用いた加工方法に関するものである。   The present invention relates to a cutting apparatus that performs cutting under conditions that do not cause machining abnormalities by monitoring a machining state during cutting and sequentially changing machining conditions, and a machining method using the same.

切削加工は様々な金属加工に用いられる一般的な加工方法であり、回転工具に取り付けられた切刃を被削材に切り込み、材料を除去することで様々な形状に加工する。複雑な形状を持つ部品を加工する場合、除去量が多くなるため、切込量や送り速度、工具回転速度を大きくする等して、高能率化を図っている。   Cutting is a general processing method used for various metal processing, and a cutting blade attached to a rotary tool is cut into a work material and processed into various shapes by removing the material. When machining a part having a complicated shape, the removal amount increases, so that the cutting efficiency, the feed speed, and the tool rotation speed are increased to increase the efficiency.

切込量や工具回転数を上げると、切刃にかかる力が大きくなるため、工具の振動や切刃の摩耗、折損等の加工トラブルが発生しやすい。加工トラブルが発生すると、加工部分の表面粗さが悪化したり、傷ついたりするため、材料を廃棄しなければならず、廃棄コストがかかる。そこで、加工状態をモニタリングし、異常が発生する直前に加工条件を変更したり、加工を停止することができるシステムを構築する技術が不可欠となっている。   When the amount of cutting and the number of rotations of the tool are increased, the force applied to the cutting edge increases, so that processing troubles such as tool vibration, cutting edge wear and breakage are likely to occur. When a processing trouble occurs, the surface roughness of the processed part deteriorates or is damaged, so that the material must be discarded, resulting in a disposal cost. Therefore, a technique for monitoring a machining state and constructing a system capable of changing machining conditions or stopping machining immediately before an abnormality occurs is indispensable.

従来、工具振動の検知方法として、工具または被削材に加速度センサを取り付け、その信号振幅が所定値を上回ったときに、びびり振動が発生していると判定する方法が知られている。工具の振動振幅を測定し、振動振幅が予め設定したしきい値を超えたとき、工具回転速度を変化させるという方法が、特開2000−84798号公報(特許文献1)に開示されている。   Conventionally, as a method for detecting tool vibration, there is known a method for determining that chatter vibration has occurred when an acceleration sensor is attached to a tool or a work material and the signal amplitude exceeds a predetermined value. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-84798 (Patent Document 1) discloses a method of measuring the vibration amplitude of a tool and changing the tool rotation speed when the vibration amplitude exceeds a preset threshold value.

特開2000−84798号公報JP 2000-84798 A

切削加工中に切削力を測定し、加工条件をリアルタイムで変更しながら加工異常を未然に防止する加工システムにおいて、工具振動は切込量が変化すると振動振幅が変わるため、特許文献1に記載されているようなあらかじめ異常検知しきい値を設定する方法は、切込量が一定のときのみ適用可能であり、切込量の変化に伴い工具振動振幅が変化する場合には適用できない。   In a machining system that measures cutting force during cutting and prevents machining abnormalities while changing machining conditions in real time, the tool vibration is described in Patent Document 1 because the vibration amplitude changes as the cutting depth changes. The method of setting the abnormality detection threshold in advance is applicable only when the cutting amount is constant, and cannot be applied when the tool vibration amplitude changes with the change of the cutting amount.

本発明の目的は、切込量が時々刻々と変化する加工パスにおいても、確実に異常を検知することを可能とする切削加工装置及びそれを用いた加工方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a cutting apparatus and a machining method using the same that can reliably detect an abnormality even in a machining path in which the cutting amount changes every moment.

上記課題を解決するために、本発明では、切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するときに前記切削加工装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を用いた加工方法において、前記切削工具で前記被削材を切削加工するための加工条件を設定する第1のステップと、該設定した加工条件に基づいて前記被削材を切削加工中の前記切削加工装置の振動または切削力を検出して電気信号に変換する第2のステップと、前記変換した電気信号を前記切削成分信号と工具振動成分信号に分離する第3のステップと、前記分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための判定指標値を算出する第4のステップと、前記算出した判定指標値と予め設定した判定しきい値とを比較し前記切削工具で前記被削材を切削加工中の異常の有無を判定する第5のステップと、前記切削加工中の異常の有無の判定結果と前記設定した加工条件を関連づけて記憶する第6のステップと、前記算出した判定指標値の大きさから新しい加工条件を算出する第7のステップと、前記第1のステップで設定した加工条件を前記第7のステップで算出した新しい加工条件に変更して前記切削工具で前記被削材を切削加工する第8のステップとを有し、前記第8のステップにおいて、前記第4のステップで算出した判定指標値に基づいて前記第1のステップで設定した加工条件に対するオーバーライド率を含む前記新しい加工条件を設定することを特徴とする切削加工装置を用いた加工方法とした。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, when cutting a work material using a cutting tool in a cutting apparatus, the vibration or cutting force of the cutting apparatus is measured to sequentially change the processing conditions. In a machining method using a machining apparatus, a first step of setting a machining condition for cutting the workpiece with the cutting tool, and cutting the workpiece based on the set machining condition A second step of detecting vibration or cutting force of the cutting device and converting it to an electrical signal; a third step of separating the converted electrical signal into the cutting component signal and a tool vibration component signal; A fourth step of calculating a determination index value for determining a machining state during machining with the cutting tool using the information of the separated cutting component signal and the information of the tool vibration component signal; and the calculated determination index value A fifth step of comparing the determination threshold value set in advance to determine whether or not there is an abnormality during the cutting of the workpiece with the cutting tool, the determination result of the presence or absence of the abnormality during the cutting and the setting A sixth step for storing the machining conditions in association with each other, a seventh step for calculating a new machining condition from the magnitude of the calculated determination index value, and the machining conditions set in the first step. And an eighth step of cutting the work material with the cutting tool by changing to the new machining condition calculated in the step, and the determination index calculated in the fourth step in the eighth step Based on the value, the machining method using the cutting device is characterized in that the new machining condition including an override rate with respect to the machining condition set in the first step is set.

また、本発明では、上記課題を解決するために、切削加工装置を用いた加工方法において、切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するための加工条件を設定し、該設定した加工条件に基づいて前記切削工具で被削材を切削加工し、該被削材を切削加工中に前記切削加工装置の振動または切削力を検出し、前記検出した信号を処理して切削成分信号と工具振動成分信号に分離し、該分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための判定指標値を算出し、前記算出した判定指標値を予め設定した判定しきい値と比較して、該判定しきい値に対する前記判定指標値の大きさに応じて前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を含む新しい加工条件を算出し、前記設定した加工条件を前記算出した新しい加工条件に変更して前記切削加工装置で前記被削材を切削加工するようにした。   In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in a processing method using a cutting apparatus, a processing condition for cutting a work material using a cutting tool in the cutting apparatus is set, and the setting is performed. Cutting the workpiece with the cutting tool based on the machining conditions, detecting vibration or cutting force of the cutting device while cutting the workpiece, and processing the detected signal to obtain a cutting component A signal and a tool vibration component signal, and using the information of the separated cutting component signal and the information of the tool vibration component signal, a determination index value for determining a state of machining during machining by the cutting tool is calculated. The calculated determination index value is compared with a predetermined determination threshold value, and a new processing condition including an override rate for the set processing condition according to the magnitude of the determination index value with respect to the determination threshold value Calculate And so cutting the workpiece by the cutting device the serial setting machining conditions by changing to a new machining conditions said calculated.

更に、本発明では、上記課題を解決するために、切削工具を用いて被削材を切削加工しながら装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を、前記切削工具を用いて被削材を切削加工するために加工条件を設定する加工条件設定手段と、該加工条件設定手段で設定した加工条件に基づいて前記被削材を切削加工中の前記切削加工装置の振動または切削力を検出して電気信号に変換する信号変換手段と、該信号変換手段で変換された電気信号を切削成分信号と工具振動成分信号に分離する信号分離手段と、該信号分離手段で分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて前記切削工具で切削加工中の加工の状態を判定するための判定指標値を算出する判定指標算出手段と、該判定指標算出手段で算出した判定指標値と予め設定した判定しきい値とを比較し異常の有無を判定する異常判定手段と、該異常判定手段で判定した異常の有無の判定結果と前記加工条件設定手段で設定した加工条件を関連づけて記憶する記憶手段と、前記判定指標算出手段で算出した判定指標値を予め設定した判定しきい値と比較して該判定しきい値に対する前記判定指標値の大きさに応じて前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を含む新しい加工条件を算出する加工条件算出手段とを備えて構成し、前記加工条件設定手段は、前記被削材を切削加工中に、前記設定した加工条件を前記加工条件算出手段で算出した新しい加工条件に変更するようにした。   Furthermore, in the present invention, in order to solve the above-described problems, a cutting apparatus that sequentially changes machining conditions by measuring vibration or cutting force of the apparatus while cutting a work material using a cutting tool is provided. Machining condition setting means for setting a machining condition for cutting a work material using a tool, and the cutting apparatus for cutting the work material based on the machining conditions set by the machining condition setting means Signal converting means for detecting the vibration or cutting force of the tool and converting it into an electric signal, signal separating means for separating the electric signal converted by the signal converting means into a cutting component signal and a tool vibration component signal, and the signal separating means A determination index calculation means for calculating a determination index value for determining the state of machining during cutting with the cutting tool using the information on the cutting component signal and the information on the tool vibration component signal separated in Step 1, and the determination index In the calculation means An abnormality determination unit that compares the issued determination index value with a preset determination threshold value to determine the presence or absence of abnormality, a determination result of the presence or absence of abnormality determined by the abnormality determination unit, and the processing condition setting unit A storage unit that stores processing conditions in association with each other, and a determination index value calculated by the determination index calculation unit is compared with a predetermined determination threshold value according to the magnitude of the determination index value with respect to the determination threshold value. Machining condition calculation means for calculating a new machining condition including an override rate for the set machining condition, and the machining condition setting means sets the set machining condition during the cutting of the work material. The machining conditions are changed to new machining conditions calculated by the machining condition calculation means.

更に、本発明では、上記課題を解決するために、切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するときに前記切削加工装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を用いた加工方法において、前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための指標値として、前記切削工具の振動に由来する前記切削加工装置の振動の振幅を切削に由来する前記切削加工装置の振動の振幅で除算して得た値に基づく情報を用いるようにした。   Furthermore, in the present invention, in order to solve the above-described problems, when cutting a workpiece using a cutting tool with a cutting apparatus, the vibration or cutting force of the cutting apparatus is measured and the processing conditions are sequentially changed. In the machining method using the cutting device, the amplitude of the vibration of the cutting device derived from the vibration of the cutting tool is derived from the cutting as an index value for determining the state of machining during the machining with the cutting tool. The information based on the value obtained by dividing by the amplitude of vibration of the cutting device is used.

更に、本発明では、上記課題を解決するために、切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するときに前記切削加工装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を用いた加工方法において、前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための指標値として、前記切削工具の振動に由来する前記切削加工装置の振動を周波数変換し、サイドローブ振幅をメインローブ振幅で除算して得た値に基づく情報を用いるようにした。   Furthermore, in the present invention, in order to solve the above-described problems, when cutting a workpiece using a cutting tool with a cutting apparatus, the vibration or cutting force of the cutting apparatus is measured and the processing conditions are sequentially changed. In the processing method using the cutting device, the vibration of the cutting device derived from the vibration of the cutting tool is frequency-converted as an index value for determining the state of processing during processing with the cutting tool, and the side Information based on a value obtained by dividing the lobe amplitude by the main lobe amplitude is used.

更に、本発明では、上記課題を解決するために、切削工具を回転させる加工に伴う切削状態量を測定し加工異常検知する機能を備えた加工装置におけるデータ入力を支援するデータ入力支援装置を、前記切削工具で被削材を加工するための加工条件のライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの加工条件のライブラリ項目の指定を受ける加工条件入力部と、前記切削工具で被削材を加工するための加工パスのライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの加工パスのライブラリ項目の指定を受ける加工パス入力部と、前記切削工具で被削材を加工するための工具の特性と被削材の特性のライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの工具の特性と被削材の特性のライブラリ項目の指定を受ける工具・被削材特性入力部と、前記切削工具で被削材を加工したときの切削状態量を測定したデータから加工異常を判定するための条件のライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの判定条件のライブラリ項目の指定を受ける判定条件入力部とを備えて構成した。   Furthermore, in the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a data input support device that supports data input in a processing device having a function of measuring a cutting state amount accompanying processing for rotating a cutting tool and detecting processing abnormality, A machining condition input unit that presents a library item of machining conditions for machining a workpiece with the cutting tool to the user and receives designation of the library item of machining conditions from the user, and a workpiece with the cutting tool A machining path input unit that presents a machining path library item for machining to the user and receives designation of the machining path library item from the user, and characteristics of the tool for machining the workpiece with the cutting tool A tool / work material property input unit that presents a library item of work material properties to the user and receives specification of the tool property and work material property library items from the user. A library item of a condition for determining a machining abnormality is presented to the user from data obtained by measuring a cutting state amount when the work material is machined by the cutting tool, and the determination is made by the library item of the determination condition from the user. And a determination condition input unit.

本発明によれば、切込量が変化する加工パスにおいても、一定の異常検知しきい値を用いることができるため、異常検知精度が向上させるとともに、加工精度を向上させることができる。   According to the present invention, since a constant abnormality detection threshold can be used even in a machining path in which the cutting depth changes, the abnormality detection accuracy can be improved and the machining accuracy can be improved.

本発明の実施形態1の切削加工装置の加工方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the processing method of the cutting apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る切削加工装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cutting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る切削加工装置の切削力測定装置、切削条件算出装置、コントローラ、記憶部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the cutting force measuring apparatus of the cutting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, a cutting condition calculation apparatus, a controller, and a memory | storage part. 被削材を切削加工中の状態を示す被削材と切削工具の平面図である。It is a top view of the work material and cutting tool which show the state in which the work material is being cut. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号の波形図である。It is a wave form diagram of a vibration signal acquired with a force sensor during cutting of a work material. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号を切削成分力信号と工具振動信号に分離した状態を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the state which isolate | separated into a cutting component force signal and a tool vibration signal the vibration signal acquired with the force sensor during the cutting of the workpiece. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号から抽出した切削成分力信号の波形図である。It is a wave form diagram of a cutting component force signal extracted from a vibration signal acquired with a force sensor during cutting of a work material. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号から抽出した工具振動信号の波形図である。It is a wave form diagram of a tool vibration signal extracted from a vibration signal acquired with a force sensor during cutting of a work material. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号から抽出した切削成分力信号を逆周波数変換した結果を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the result of carrying out reverse frequency conversion of the cutting component force signal extracted from the vibration signal acquired with the force sensor during the cutting of the workpiece. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号から抽出した工具振動信号を逆周波数変換した結果を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the result of carrying out reverse frequency conversion of the tool vibration signal extracted from the vibration signal acquired with the force sensor during the cutting of the workpiece. 被削材を切削加工中に力センサで取得した振動信号を切削成分力信号と工具振動信号に分離する別の方法を説明する信号波形図である。It is a signal waveform diagram explaining another method which isolate | separates into a cutting component force signal and a tool vibration signal the vibration signal acquired with the force sensor during the cutting of the workpiece. 工具振動振幅とびびり指標値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a tool vibration amplitude and a chatter parameter | index value. オーバーライド率をびびり指標値に応じて段階的に設定する方法を説明するびびり指標値とオーバーライド率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the chatter parameter | index value and override rate explaining the method of setting an override rate in steps according to a chatter parameter | index value. オーバーライド率をびびり指標値に応じて連続的に設定する方法を説明するびびり指標値とオーバーライド率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the chatter parameter | index value and override rate explaining the method of setting an override rate continuously according to a chatter parameter | index value. オーバーライド率のステップ幅を設定する方法を説明するための図で、工具回転数と軸切込み量との関係を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the method to set the step width | variety of an override rate, and is a graph which shows the relationship between a tool rotation speed and an axial cutting amount. オーバーライド率の上限値を設定する方法を説明するための図で、オーバーライド率の時間変化を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the method to set the upper limit of an override rate, and is a graph which shows the time change of an override rate. 図9Aに示したグラフを用いてオーバーライド率を設定するアルゴリズムを説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the algorithm which sets an override rate using the graph shown to FIG. 9A. 図9Bに示したグラフを用いてオーバーライド率を設定するアルゴリズムを説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the algorithm which sets an override rate using the graph shown to FIG. 9B. 本発明の実施例における加工条件設定方法を入力する入力画面の正面図である。It is a front view of the input screen which inputs the processing condition setting method in the Example of this invention. 本発明の実施例における加工条件設定方法を入力する入力画面におけるライブラリ情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the file format of the library information in the input screen which inputs the process condition setting method in the Example of this invention. 本発明の実施例における加工パス設定方法を入力する入力画面の正面図である。It is a front view of the input screen which inputs the processing path setting method in the Example of this invention. 本発明の実施例における加工パス設定方法を入力する入力画面におけるライブラリ情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the file format of the library information in the input screen which inputs the process path setting method in the Example of this invention. 図15に示した加工パス設定方法を入力する入力画面上で「径切り込み入力方法」で「ファイルから取得」を選択した場合のファイル情報の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of file information when “Acquire from file” is selected in “Diameter cutting input method” on the input screen for inputting the machining path setting method shown in FIG. 15. 図15に示した加工パス設定方法を入力する入力画面上で「被削材厚さ入力方法」で「ファイルから取得」を選択した場合のファイル情報の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of file information when “Acquire from file” is selected in “Work material thickness input method” on the input screen for inputting the machining path setting method shown in FIG. 15. 本発明の実施例における工具特性入力方法又は被削材特性入力方法を選択する画面の正面図である。It is a front view of the screen which selects the tool characteristic input method or the work material characteristic input method in the Example of this invention. 本発明の実施例における工具特性入力方法又は被削材特性入力方法を入力する入力画面におけるライブラリ情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the file format of the library information in the input screen which inputs the tool characteristic input method in the Example of this invention, or a workpiece characteristic input method. 本発明の実施例における工具諸元を入力する画面の正面図である。It is a front view of the screen which inputs the tool specification in the Example of this invention. 本発明の実施例における工具諸元のライブラリ情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the file format of the library information of the tool specification in the Example of this invention. 本発明の実施例における被削材の諸元を入力する画面の正面図である。It is a front view of the screen which inputs the specification of the work material in the Example of this invention. 本発明の実施例における被削材の諸元のライブラリ情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the file format of the library information of the specification of the work material in the Example of this invention. 図18に示した工具特性入力方法又は被削材特性入力方法を入力する入力画面において被削材特性入力方法として「テーブルから取得」を選択した場合に表示されるテーブルの一例を示す画面である。FIG. 19 is a screen showing an example of a table displayed when “Acquire from table” is selected as the work material property input method on the input screen for inputting the tool property input method or the work material property input method shown in FIG. 18. . 本発明の実施例における判定条件を入力する画面の正面図である。It is a front view of the screen which inputs the determination conditions in the Example of this invention. 切り込み始め又は切り込み終わり時の工具振動波形を示すグラフである。It is a graph which shows the tool vibration waveform at the time of the cutting start or the cutting end. 図26Aの波形を周波数変換した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having frequency-converted the waveform of FIG. 26A.

以下、本発明が適用された実施形態の例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, an example of an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted.

図1〜図11を用いて第1の実施例を説明する。図2に本実施例に係る切削加工装置500の構成を示す。本実施例では3軸制御の機械加工装置を例に説明するが、制御軸数や装置構成はこれに限られるものではない。切削加工装置500は、筐体501と加工工具504,加工工具504を保持して回転させる主軸503、主軸503を移動させる主軸ステージ502、被削材505,被削材505を保持して移動させるテーブル506、切削加工装置500に動作指示するコントローラ507、テーブル506に内蔵された力センサ508、力センサ508からの信号を受信し切削力を測定する切削力測定装置509、記憶部511から工具や被削材の材料特性や加工パス等の情報を取得して切削条件を計画すると共に切削力測定装置509で測定した切削力の情報に基づいて加工異常判定を行う切削条件算出装置510、加工条件や異常判定しきい値等のデータを入力する入力部512で構成される。   A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a configuration of a cutting apparatus 500 according to the present embodiment. In this embodiment, a three-axis control machining apparatus will be described as an example, but the number of control axes and the apparatus configuration are not limited thereto. The cutting device 500 holds and moves a housing 501, a machining tool 504, a spindle 503 that rotates the machining tool 504, a spindle stage 502 that moves the spindle 503, a work material 505, and a work material 505. A table 506, a controller 507 for instructing the cutting device 500 to operate, a force sensor 508 built in the table 506, a cutting force measuring device 509 for receiving a signal from the force sensor 508 and measuring a cutting force, and a tool or the like from the storage unit 511 A cutting condition calculation device 510 that obtains information such as material characteristics and a machining path of a work material to plan cutting conditions, and performs machining abnormality determination based on information on the cutting force measured by the cutting force measuring device 509. And an input unit 512 for inputting data such as an abnormality determination threshold value.

機械加工装置500は、加工工具504を回転させて被削材505に切り込み、除去することによって、被削材505の形状を加工するものである。加工工具504は被削材505から受ける力により、加工工具504や筐体501等が振動するが、この振動の振幅が大きくなると被削材505の加工面の表面粗さが低下したり、加工工具504が折損する等の不具合が発生する。   The machining apparatus 500 processes the shape of the work material 505 by rotating the work tool 504, cutting it into the work material 505, and removing it. The machining tool 504 vibrates the machining tool 504, the housing 501 and the like due to the force received from the work material 505. When the amplitude of this vibration increases, the surface roughness of the work surface of the work material 505 decreases, Problems such as breakage of the tool 504 occur.

そこで、本実施例においては、テーブル506に内蔵された力センサ508からの信号を切削力測定装置509で処理して切削力を求め、この求めた切削力を用いて、加工工具504や筐体501等の振動を検出し、振動を抑制するような切削条件を切削条件算出装置510で算出するようにした。   Therefore, in this embodiment, a signal from the force sensor 508 built in the table 506 is processed by the cutting force measuring device 509 to obtain a cutting force, and the machining tool 504 and the casing are obtained using the obtained cutting force. The cutting condition calculation apparatus 510 calculates the cutting conditions that detect vibrations such as 501 and suppress the vibrations.

本実施例では、テーブル506に内蔵された力センサ508の出力信号を用いるが、主軸503に力センサを内蔵させ、この内蔵された力センサの出力信号や、テーブル506や主軸ステージ502に加速度センサを取り付けたて、この加速度センサ等の出力信号を用いることもできる。   In this embodiment, the output signal of the force sensor 508 built in the table 506 is used. However, the force sensor is built in the spindle 503, and the output signal of the built-in force sensor, or the acceleration sensor is installed in the table 506 or the spindle stage 502. The output signal of this acceleration sensor or the like can also be used.

図3は切削加工装置500の切削力測定装置509、切削条件算出装置510、コントローラ507、記憶部511、入力部512の内部の構成を機能ブロックで示した機能ブロック図である。切削条件算出装置510は、異常判定ユニット140、条件算出ユニット150を備えている。   FIG. 3 is a functional block diagram showing the internal configuration of the cutting force measuring device 509, the cutting condition calculating device 510, the controller 507, the storage unit 511, and the input unit 512 of the cutting device 500 as functional blocks. The cutting condition calculation device 510 includes an abnormality determination unit 140 and a condition calculation unit 150.

記憶部511は、加工条件の履歴を記憶する加工条件履歴記憶部181と、びびり判定結果の履歴を記憶するびびり判定履歴記憶部182と、加工工具504と被削材505の材料特性や動特性、形状等を記憶する工具・被削材特性記憶部184と、加工時に加工工具504を移動させる経路を示した加工パス記憶部183と、加工異常判定で使用するしきい値を記憶するしきい値記憶部185と、力センサ508で検出した信号を分離する信号分離条件設定記憶部186で構成される。加工条件履歴記憶部181と加工異常判定履歴記憶部182は関連づけて保存され、どの加工条件を使用したときに加工異常が発生したか分かるようにしておく。コントローラ507は、切削加工装置500全体の動作を制御する加工装置コントロール部101と、加工工具504を回転させる主軸503の動作を制御する主軸コントロール部102と、被削材505をチャックして移動させるテーブル506の動作を制御するテーブルコントロール部103で構成され、切削加工装置の一般的な技術を用いることができる。   The storage unit 511 includes a machining condition history storage unit 181 that stores a history of machining conditions, a chatter determination history storage unit 182 that stores a history of chatter determination results, and material characteristics and dynamic characteristics of the machining tool 504 and the work material 505. , A tool / work material characteristic storage unit 184 that stores a shape, a machining path storage unit 183 that indicates a path for moving the processing tool 504 during processing, and a threshold value that is used to determine a processing abnormality determination threshold. A value storage unit 185 and a signal separation condition setting storage unit 186 that separates signals detected by the force sensor 508 are configured. The machining condition history storage unit 181 and the machining abnormality determination history storage unit 182 are stored in association with each other so that it can be understood which machining condition has occurred when a machining abnormality has occurred. The controller 507 chucks and moves the machining apparatus control unit 101 that controls the operation of the entire cutting apparatus 500, the spindle control unit 102 that controls the operation of the spindle 503 that rotates the machining tool 504, and the work material 505. The table control unit 103 controls the operation of the table 506, and a general technique of a cutting apparatus can be used.

切削力測定装置509は、力センサ508から出力された信号を受けて切削力を測定する切削力測定部131と、測定した切削力を切削成分力と工具振動成分力に分離する信号分離部132を備えている。切削力測定装置509では力センサ508からの出力信号を入力して処理する構成で説明するが、力センサ508を加速度センサや変位センサ、磁歪センサなどの振動を測定するセンサに変えてもよい。   The cutting force measuring device 509 receives a signal output from the force sensor 508 and measures a cutting force, and a signal separating unit 132 that separates the measured cutting force into a cutting component force and a tool vibration component force. It has. The cutting force measuring device 509 will be described with a configuration in which an output signal from the force sensor 508 is input and processed, but the force sensor 508 may be replaced with a sensor that measures vibration, such as an acceleration sensor, a displacement sensor, or a magnetostrictive sensor.

信号分離部132は、周波数変換後に切削成分力と工具振動成分力の振動数の違いに着目して信号を分離する方法や、移動平均値を算出することにより低周波成分と高周波成分を分離する方法、工具・被削材の材料特性や動特性、形状情報と切削条件からシミュレーション等を用いて切削成分力のプロファイルを求め、パターンマッチングによって切削成分力と工具振動成分力を分離する方法を実装した電子回路である。信号分離条件算出部153で算出された分離方法によって回路を切り替えることで分離方法を変更し、分離で使用するしきい値も信号分離条件算出部183で算出される値を使用する。   The signal separation unit 132 separates the low frequency component and the high frequency component by calculating a moving average value by focusing on the difference in frequency between the cutting component force and the tool vibration component force after frequency conversion. Implements a method to determine the profile of cutting component force using simulation, etc. from the method, material characteristics and dynamic characteristics of the tool / work material, shape information and cutting conditions, and to separate the cutting component force and tool vibration component force by pattern matching Electronic circuit. The separation method is changed by switching circuits according to the separation method calculated by the signal separation condition calculation unit 153, and the threshold value used in the separation also uses the value calculated by the signal separation condition calculation unit 183.

切削条件算出装置510の異常判定ユニット140は、信号分離部132で分離した切削成分力と工具振動成分力から判定指標値を算出する判定指標値算出部141と、算出したびびり指標値をしきい値と比較することによってびびり振動の有無を判定するとともに、切削成分力の最大値を別のしきい値と比較することによって工具摩耗等の加工異常を判断する加工異常判定部142を備えている。   The abnormality determination unit 140 of the cutting condition calculation device 510 includes a determination index value calculation unit 141 that calculates a determination index value from the cutting component force and the tool vibration component force separated by the signal separation unit 132, and a threshold value for the calculated chatter index value. It is provided with a machining abnormality determination unit 142 that determines the presence or absence of chatter vibration by comparing with a value and determines machining abnormality such as tool wear by comparing the maximum value of cutting component force with another threshold value. .

加工異常判定部142は、算出したびびり指標値としきい値記憶部185に記憶されているしきい値とを比較することにより、びびり振動の有無を判定する方法を実装した電子回路である。判定結果は加工異常判定履歴記憶部182に記憶される。   The processing abnormality determination unit 142 is an electronic circuit that implements a method for determining the presence or absence of chatter vibration by comparing the calculated chatter index value with the threshold value stored in the threshold value storage unit 185. The determination result is stored in the machining abnormality determination history storage unit 182.

条件算出ユニット150は、加工条件を算出する加工条件算出部151と、加工異常判定で使用するしきい値を算出するしきい値算出部152と、信号分離条件を算出する信号分離条件算出部153を備えて構成される。   The condition calculation unit 150 includes a machining condition calculation unit 151 that calculates a machining condition, a threshold value calculation unit 152 that calculates a threshold value used in processing abnormality determination, and a signal separation condition calculation unit 153 that calculates a signal separation condition. It is configured with.

加工条件算出部151は、加工条件履歴記憶部181から過去に設定した加工条件を取得するとともに、加工異常判定履歴記憶部182から過去に判定した加工異常判定結果を取得し、さらに、工具・被削材特性記憶部184から、加工工具504と被削材505の材料特性や動特性、形状等の情報を取得し、加工パス記憶部183から加工パス情報を取得し、変更する加工条件を算出する電子回路である。算出した加工条件は加工条件履歴記憶部181に記憶される。   The machining condition calculation unit 151 acquires the machining conditions set in the past from the machining condition history storage unit 181, acquires the machining abnormality determination result determined in the past from the machining abnormality determination history storage unit 182, and further acquires the tool / cover. Information such as material characteristics, dynamic characteristics, and shapes of the processing tool 504 and the work material 505 is acquired from the cutting material characteristic storage unit 184, processing path information is acquired from the processing path storage unit 183, and the processing conditions to be changed are calculated. Is an electronic circuit. The calculated machining conditions are stored in the machining condition history storage unit 181.

しきい値算出部152は、工具・被削材特性記憶部184から、加工工具504と被削材505の材料特性や動特性、形状等の情報を取得するとともに、しきい値設定条件記憶部187から、しきい値設定方法等を取得し、加工異常判定しきい値を算出する電子回路である。しきい値算出部152で算出したしきい値は、しきい値記憶部185に記憶される。信号分離条件算出部153は、加工条件履歴記憶部181から加工条件を取得するとともに、加工パス記憶部183から加工パス情報を取得し、さらに工具・被削材特性記憶部184から、加工工具504と被削材505の材料特性や動特性、形状等の情報を取得し、信号分離条件を算出する電子回路である。   The threshold calculation unit 152 obtains information such as material characteristics, dynamic characteristics, and shapes of the machining tool 504 and the work material 505 from the tool / work material characteristic storage unit 184, and a threshold setting condition storage unit. The electronic circuit obtains a threshold setting method and the like from 187 and calculates a processing abnormality determination threshold. The threshold value calculated by the threshold value calculation unit 152 is stored in the threshold value storage unit 185. The signal separation condition calculation unit 153 obtains machining conditions from the machining condition history storage unit 181, obtains machining path information from the machining path storage unit 183, and further obtains a machining tool 504 from the tool / work material property storage unit 184. And an electronic circuit that obtains information such as material characteristics, dynamic characteristics, and shape of the work material 505 and calculates signal separation conditions.

条件算出ユニット150は、切削加工装置500と独立した電子回路またはコンピュータ内のプログラムで実装することもできる。   The condition calculation unit 150 can also be implemented by an electronic circuit independent of the cutting apparatus 500 or a program in a computer.

入力部512は、加工条件入力部191と、工具・被削材特性入力部192と、加工パス入力部193と、判定条件入力部194を備えて構成される。加工条件入力部191は、主軸回転速度等の加工条件を入力し、加工条件履歴記憶部181に加工条件を記憶する入力装置である。工具・被削材特性記憶部184は、加工工具504と被削材505の材料特性や動特性、形状等の情報を入力し、工具・被削材特性記憶部184に記憶する入力装置である。加工パス入力部193は、加工パスと加工順序を入力し、加工パス記憶部183に記憶する入力装置である。判定条件入力部194は、信号分離条件や異常検知しきい値を算出するための方法を入力し、信号分離条件設定記憶部186およびしきい値設定条件記憶部187に記憶する入力装置である。入力部512は、切削加工装置500と独立した電子回路またはコンピュータ内のプログラムで実装することもできる。   The input unit 512 includes a machining condition input unit 191, a tool / work material characteristic input unit 192, a machining path input unit 193, and a determination condition input unit 194. The machining condition input unit 191 is an input device that inputs machining conditions such as the spindle rotation speed and stores the machining conditions in the machining condition history storage unit 181. The tool / work material characteristic storage unit 184 is an input device that inputs information such as material characteristics, dynamic characteristics, and shapes of the machining tool 504 and the work material 505 and stores the information in the tool / work material characteristic storage unit 184. . The machining path input unit 193 is an input device that inputs a machining path and a machining order and stores them in the machining path storage unit 183. The determination condition input unit 194 is an input device that inputs a method for calculating a signal separation condition and an abnormality detection threshold value and stores them in the signal separation condition setting storage unit 186 and the threshold setting condition storage unit 187. The input unit 512 can also be implemented by an electronic circuit independent of the cutting apparatus 500 or a program in a computer.

図1に本実施例における加工処理フローを示す。まず、加工条件算出装置510の加工条件算出部151において加工初期条件導出(S1)を実施し、導出した加工初期条件を加工条件履歴記憶部181に記憶する加工初期条件記憶(S2)を実施する。加工初期条件導出(S1)では、切削条件算出装置510の加工条件算出部151が記憶部511の工具・被削材特性記憶部184から加工工具504と被削材505の材料特性や寸法、動特性、加工寸法などの情報を取得し、シミュレーションやした結果から、又は加工パス記憶部183に予め記憶しておいたテーブルから加工パスと切削条件を導出する。加工パスとは、加工工具504が被削材505を切削加工するとき、加工工具504を移動させる経路であり、径切込量や軸切込量、送り速度等とともに決定されるものである。   FIG. 1 shows a processing flow in the present embodiment. First, the machining condition calculation unit 151 of the machining condition calculation device 510 performs machining initial condition derivation (S1), and performs machining initial condition storage (S2) for storing the derived machining initial condition in the machining condition history storage unit 181. . In the machining initial condition derivation (S1), the machining condition calculation unit 151 of the cutting condition calculation device 510 uses the tool / work material characteristic storage unit 184 of the storage unit 511 to determine the material characteristics, dimensions, and motions of the machining tool 504 and the work material 505. Information such as characteristics and machining dimensions is acquired and the machining path and cutting conditions are derived from the result of simulation or from a table stored in advance in the machining path storage unit 183. The machining path is a path for moving the machining tool 504 when the machining tool 504 cuts the work material 505, and is determined along with the diameter cutting amount, the shaft cutting amount, the feed speed, and the like.

次に、加工条件設定(S3)で、切削条件算出装置510の加工条件算出部151で導出した加工パスと切削条件の情報をコントローラ507の加工機コントロール部101に送信し、加工機コントロール部101で切削加工装置500の加工条件を設定したのち、主軸コントロール部102とテーブルコントロール部103と制御して加工を開始する(S4)。次に加工中に力センサ508で切削力測定(S5)を実施し、力センサ508から出力された切削力信号を切削力測定装置509の切削力測定部131に入力して処理し、切削力測定部131で処理された信号を信号分離部132で受けて切削成分力信号と工具振動成分力信号に分離する信号分離(S6)を実施する。   Next, in the machining condition setting (S3), information on the machining path and the cutting condition derived by the machining condition calculation unit 151 of the cutting condition calculation device 510 is transmitted to the processing machine control unit 101 of the controller 507, and the processing machine control unit 101 After setting the machining conditions of the cutting apparatus 500, the machining is started by controlling with the spindle control unit 102 and the table control unit 103 (S4). Next, the cutting force measurement (S5) is performed by the force sensor 508 during processing, and the cutting force signal output from the force sensor 508 is input to the cutting force measuring unit 131 of the cutting force measuring device 509 and processed. Signal separation (S6) is performed in which the signal processed by the measurement unit 131 is received by the signal separation unit 132 and separated into a cutting component force signal and a tool vibration component force signal.

次に、切削力測定装置509の信号分離部132で分離した切削成分力信号と工具振動成分力信号を切削条件算出装置510の異常判定ユニット140の判定指標算出部141に入力し、この入力した切削成分力信号と工具振動成分力信号とを用いて判定指標を算出する判定指標算出(S7)を実施する。次に、判定指標算出部141で算出した判定指標の情報を加工異常判定部142に入力し、加工異常判定部142において記憶部511のしきい値記憶部185に予め記憶しておいた判定しきい値の情報を引き出して判定指標算出部141から入力した判定指標の情報と比較することによって、工具摩耗やびびり振動等の加工異常を判定する加工異常判定(S8)を実施した後、判定結果を加工異常判定履歴記憶部182に記憶する加工異常判定結果記憶(S9)を実施する。   Next, the cutting component force signal and the tool vibration component force signal separated by the signal separation unit 132 of the cutting force measurement device 509 are input to the determination index calculation unit 141 of the abnormality determination unit 140 of the cutting condition calculation device 510, and this input is performed. Determination index calculation (S7) for calculating a determination index using the cutting component force signal and the tool vibration component force signal is performed. Next, information on the determination index calculated by the determination index calculation unit 141 is input to the processing abnormality determination unit 142, and the determination stored in the threshold storage unit 185 of the storage unit 511 in the processing abnormality determination unit 142 in advance. After carrying out the machining abnormality judgment (S8) for judging the machining abnormality such as tool wear and chatter vibration by extracting the threshold information and comparing it with the judgment index information inputted from the judgment index calculation unit 141, the judgment result Is stored in the processing abnormality determination history storage unit 182 to perform processing abnormality determination result storage (S9).

その後、コントローラ507の加工機コントロール部101で所定の切削が終了したかどうかを判定する加工終了判定(S10)を実施し、終了したと判定された場合には、加工を終了(S11)する。   Thereafter, the processing machine control unit 101 of the controller 507 performs a processing end determination (S10) for determining whether or not the predetermined cutting has been completed. When it is determined that the processing has been completed, the processing is ended (S11).

コントローラ507の加工機コントロール部101が加工終了判定(S10)で、加工未終了と判定した場合には、切削条件算出装置510の加工条件算出部151は、びびり判定記憶(S9)で加工異常判定履歴記憶部182に記憶されたびびり判定結果と加工初期条件記憶(S2)で加工条件履歴記憶部181に記憶した加工条件から、次の加工条件を算出する加工条件算出(S12)を実施し、算出した条件を加工条件履歴記憶部181に記憶する加工条件記憶(S13)を実施する。次に、コントローラ507は加工条件算出部151で算出した加工条件に基づいて主軸コントロール部102及びテーブルコントロール部103の制御量を設定する加工条件変更(S14)を実施する。その後は、切削力測定(S5)から加工条件変更(S14)を繰り返し実施し、加工終了と判定されるまで繰り返す。   When the processing machine control unit 101 of the controller 507 determines that the processing is not completed in the processing end determination (S10), the processing condition calculation unit 151 of the cutting condition calculation device 510 determines the processing abnormality in the chatter determination storage (S9). The machining condition calculation (S12) for calculating the next machining condition is performed from the chatter determination result stored in the history storage unit 182 and the machining condition stored in the machining condition history storage unit 181 in the machining initial condition storage (S2). The machining condition storage (S13) for storing the calculated condition in the machining condition history storage unit 181 is performed. Next, the controller 507 performs a machining condition change (S14) for setting the control amounts of the spindle control unit 102 and the table control unit 103 based on the machining conditions calculated by the machining condition calculation unit 151. Thereafter, the cutting force measurement (S5) to the machining condition change (S14) are repeatedly performed, and the process is repeated until it is determined that the machining is finished.

切削力測定装置509の信号分離部132で行う信号分離(S6)の実施方法の一例を図4〜7を用いて説明する。図4は被削材505を加工具504で加工中の状態を切削加工装置500の上方から見た図である。加工工具504は、回転軸515に切刃を形成したチップ516を複数取り付けた構造である。本実施例では、加工工具504を回転させ、チップ516を被削材505に切り込むことによって、被削材505を削り取る加工法を示しているが、加工工具504に取り付けるチップ516の数は図示した2個に限定されず、3個以上であっても良く、更に、加工工具504を固定して被削材505を回転する加工法等を用いることも可能である。   An example of a method for performing signal separation (S6) performed by the signal separation unit 132 of the cutting force measuring apparatus 509 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a view of a state in which the work material 505 is being processed by the processing tool 504 as viewed from above the cutting apparatus 500. The processing tool 504 has a structure in which a plurality of chips 516 each having a cutting edge formed on a rotating shaft 515 are attached. In the present embodiment, a processing method is shown in which the processing tool 504 is rotated and the chips 516 are cut into the work material 505 to scrape the work material 505. However, the number of the chips 516 attached to the processing tool 504 is illustrated. The number is not limited to two, and may be three or more. Further, it is possible to use a processing method in which the processing tool 504 is fixed and the work material 505 is rotated.

図4において、Ftは、加工工具504を矢印の方向に回転させながら工具送り方向に送ることによりチップ516で被削材505を切削加工しているときに被削材505からチップ516に掛かる力の加工工具504の接線方向の力成分である切削成分力を表す。一方、Frは、被削材505からチップ516に掛かる力の加工工具504の半径方向の力成分である工具振動成分を表す。   In FIG. 4, Ft is a force applied from the work material 505 to the chip 516 when the work material 505 is cut with the chip 516 by feeding the work tool 504 in the direction of the tool while rotating in the direction of the arrow. The cutting component force that is a force component in the tangential direction of the machining tool 504 is represented. On the other hand, Fr represents a tool vibration component that is a force component in the radial direction of the machining tool 504 of the force applied from the work material 505 to the tip 516.

図5Aに力センサ508からの出力信号を示す。力センサ508にかかる力は、チップ516が被削材505を削り取るための力である切削成分力(Ft)と工具振動に起因する工具振動成分力(Fr)の合力であり、力センサ508から出力される信号には切削成分力信号と工具振動成分力信号が含まれている。   FIG. 5A shows an output signal from the force sensor 508. The force applied to the force sensor 508 is the resultant force of the cutting component force (Ft), which is the force for the chip 516 to scrape the workpiece 505, and the tool vibration component force (Fr) resulting from the tool vibration. The output signal includes a cutting component force signal and a tool vibration component force signal.

図5Bは力センサ508からの出力信号を周波数変換した図を示している。切削成分力は、チップ516が被削材505に切り込むときの力であり、工具回転数(N)にチップ数を掛けた値の周波数となる。例えば、工具回転数が3000(min―1)、チップ数2枚のとき、切削成分力の周波数は、3000/60×2=100(Hz)となる。一方、工具振動成分の周波数は、加工工具504の固有振動数近傍の値をとる。切削成分力周波数は工具回転数から容易に推定され、また、一般的に、工具振動成分周波数は切削成分力周波数の10倍以上あるため、図5Bから容易に切削成分と工具振動成分を分離することができる。FIG. 5B shows a diagram obtained by frequency-converting the output signal from the force sensor 508. The cutting component force is a force when the chip 516 cuts into the work material 505, and has a frequency that is a value obtained by multiplying the tool rotation speed (N) by the number of chips. For example, when the tool rotation speed is 3000 (min −1 ) and the number of chips is 2, the frequency of the cutting component force is 3000/60 × 2 = 100 (Hz). On the other hand, the frequency of the tool vibration component takes a value near the natural frequency of the machining tool 504. The cutting component force frequency is easily estimated from the tool rotation speed, and generally, the tool vibration component frequency is 10 times or more of the cutting component force frequency, so that the cutting component and the tool vibration component are easily separated from FIG. 5B. be able to.

分離した結果を図6Aと図6Bに示す。図6Aは切削成分力の周波数を、図6Bは工具振動成分力の周波数を示す。これらの信号を逆周波数変換した結果が図6C及び図6Dであり、図5Aに示した力センサ508からの出力信号を切削成分(図6C)と工具振動成分(図6D)に分離した結果となる。   The separated results are shown in FIGS. 6A and 6B. 6A shows the frequency of the cutting component force, and FIG. 6B shows the frequency of the tool vibration component force. The results of inverse frequency conversion of these signals are shown in FIGS. 6C and 6D. The output signal from the force sensor 508 shown in FIG. 5A is separated into a cutting component (FIG. 6C) and a tool vibration component (FIG. 6D). Become.

切削力測定装置509の信号分離部132で行う信号分離(S6)の別の実施例を図67を用いて説明する。まず、図5Aに示した力センサ508からの出力信号の移動平均線520を算出する。移動平均幅は、工具振動周期(T1)以上、切削周期(T2)未満となるように設定する。移動平均線520は低周波数成分であり、周波数が低い切削成分力を示している。次に、元の信号(力センサ508からの出力信号成分)と算出した移動平均線520との差を計算する処理を実施する。この値(力センサ508からの出力信号成分から移動平均線520の成分を差し引いた信号成分)は、高周波数成分であり、周波数が高い工具振動成分力を示している。本方法によっても、力センサ508からの信号を切削成分力と工具振動成分力に分離することが可能である。   Another embodiment of the signal separation (S6) performed by the signal separation unit 132 of the cutting force measuring device 509 will be described with reference to FIG. First, the moving average line 520 of the output signal from the force sensor 508 shown in FIG. 5A is calculated. The moving average width is set to be not less than the tool vibration period (T1) and less than the cutting period (T2). The moving average line 520 is a low frequency component and indicates a cutting component force having a low frequency. Next, a process of calculating a difference between the original signal (output signal component from the force sensor 508) and the calculated moving average line 520 is performed. This value (a signal component obtained by subtracting the component of the moving average line 520 from the output signal component from the force sensor 508) is a high-frequency component and indicates a tool vibration component force having a high frequency. Also by this method, it is possible to separate the signal from the force sensor 508 into the cutting component force and the tool vibration component force.

また、工具・被削材特性記憶部184に記憶してある加工工具504と被削材505の材料特性や動特性、形状情報から、シミュレーション等を用いて切削成分力プロファイルを求め、パターンマッチング等の手法を用いることによって低周波数成分の波形を切削力信号に合わせ込んだ後、切削力信号との差を計算して、高周波数成分を求めることでも、信号分離が可能である。   Further, a cutting component force profile is obtained by using a simulation or the like from the material characteristics, dynamic characteristics, and shape information of the machining tool 504 and the work material 505 stored in the tool / work material characteristic storage unit 184, pattern matching, etc. The signal separation can also be performed by adjusting the waveform of the low frequency component to the cutting force signal by calculating the difference from the cutting force signal and obtaining the high frequency component.

工具振動成分力を求めるとき、特に被削材に切り込み始めるときと、切り込み終わりにおいて工具が振動し、びびり振動と誤判定する場合がある。そのときの波形例を図26Aに示す。切り込み初めと切り込み終わりは非定常な状態になるため、工具振動が誘発されていると考えられる。しかし、びびり振動状態ではないため、工具振動の減衰が早く、次の刃が切り込むまでに振動が収束している。図26Aの波形を周波数変換した結果を図26Bに示す。工具振動成分力のピーク値Vaの振動数1302からh[Hz]離れた所に別の周波数1303が発生している。これは、工具振動が減衰しているために生じる周波数であり、hは切削成分力の周波数1301にほぼ等しい。工具振動の減衰が大きいほど周波数1303のピーク値Vbが大きくなることから、減衰指数=Vb/Vaと定義し、減衰指数がしきい値以上であるときには、工具振動の減衰が大きいと判断し、びびり振動状態にないと判断する。   When obtaining the tool vibration component force, there is a case where the tool vibrates at the start of cutting into the work material and at the end of the cutting, and erroneously determined as chatter vibration. A waveform example at that time is shown in FIG. 26A. Since the beginning and end of cutting are in an unsteady state, it is considered that tool vibration is induced. However, since it is not in a chatter vibration state, the tool vibration is quickly attenuated, and the vibration converges before the next blade cuts. The result of frequency conversion of the waveform of FIG. 26A is shown in FIG. 26B. Another frequency 1303 is generated at a position h [Hz] away from the frequency 1302 of the peak value Va of the tool vibration component force. This is a frequency generated because the tool vibration is damped, and h is approximately equal to the frequency 1301 of the cutting component force. Since the peak value Vb of the frequency 1303 increases as the damping of the tool vibration increases, the damping index is defined as Vb / Va. When the damping index is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the damping of the tool vibration is large. Judge that there is no chatter vibration.

びびり振動状態にないと判断した場合には、信号分離部132において、工具振動の大きさFcを0に変更する。異常信号分離では、切削成分力の周波数と工具振動成分の周波数に分離するが、信号分離条件算出部153から各周波数の範囲を取得することができる。また、信号分離方法の説明として、切削成分力の周波数と工具振動成分力の周波数に分離する例で説明したが、被削材の剛性が低い場合、例えば、板状の被削材を切削する場合等では、工具振動よりも被削材の振動が大きい場合があり、工具振動成分の周波数の代わりに被削材振動の周波数を用いてもよい。   When it is determined that there is no chatter vibration state, the signal separation unit 132 changes the tool vibration magnitude Fc to zero. In the abnormal signal separation, the frequency of the cutting component force and the frequency of the tool vibration component are separated, but the range of each frequency can be acquired from the signal separation condition calculation unit 153. In addition, as an explanation of the signal separation method, the example of separation into the frequency of the cutting component force and the frequency of the tool vibration component force has been described. However, when the work material has low rigidity, for example, a plate-like work material is cut. In some cases, the vibration of the work material may be larger than the tool vibration, and the frequency of the work material vibration may be used instead of the frequency of the tool vibration component.

次に、異常判定ユニット140の判定指標算出部141で実行する判定指標算出(S7)の実施方法の一例を説明する。工具振動成分力の大きさは加工条件によって変化する。例えば、工具振動の振幅が同じであっても、軸切込み量が2倍になるとチップ516と被削材505が接触する面積が2倍となるため、加工工具504にかかる工具振動成分力も2倍となる。したがって、工具振動成分力の大きさからびびり振動の有無を判定するとき、一定のしきい値を用いることができない。   Next, an example of a method for carrying out the determination index calculation (S7) executed by the determination index calculation unit 141 of the abnormality determination unit 140 will be described. The magnitude of the tool vibration component force varies depending on the machining conditions. For example, even if the amplitude of the tool vibration is the same, the area of contact between the tip 516 and the work material 505 is doubled when the amount of axial cut is doubled, so the tool vibration component force applied to the processing tool 504 is also doubled. It becomes. Therefore, when determining the presence or absence of chatter vibration from the magnitude of the tool vibration component force, a certain threshold value cannot be used.

そこで、工具振動成分力と同様に、加工条件によって大きさがきまる切削成分力で工具振動成分力を正規化した指標(びびり指標)を導入する。びびり指標の値は、数1で算出される。
びびり指標値 = Fv/Fc ・・・ (数1)
ここで、Fcは切削成分力の大きさ(図6CのFcに相当)であり、Fvは工具振動成分力の振幅(図6DのFvに相当)である。
Therefore, as in the case of the tool vibration component force, an index (chatter index) obtained by normalizing the tool vibration component force with a cutting component force whose size depends on the machining conditions is introduced. The value of the chatter index is calculated by Equation 1.
Chatter index value = Fv / Fc (Expression 1)
Here, Fc is the magnitude of the cutting component force (corresponding to Fc in FIG. 6C), and Fv is the amplitude of the tool vibration component force (corresponding to Fv in FIG. 6D).

図8に工具振動振幅とびびり指標値の関係についてシミュレーションした結果を示す。
図8において、例えば■は軸切込量が0.4mmで加工工具504の回転数が3120rpmの条件で加工したときの工具振動振幅に対するびびり指標値の関係を示す。図78によれば、工具振動振幅とびびり指標値との間には線形の関係があり、加工条件が変化しても、データが同一直線上に並ぶ。工具振動振幅とびびり指標値が一意の関係にあるため、加工条件によらず、同一のしきい値を使用することができる。
FIG. 8 shows a simulation result of the relationship between the tool vibration amplitude and the chatter index value.
In FIG. 8, for example, ■ indicates the relationship of the chatter index value to the tool vibration amplitude when machining is performed under the condition that the shaft depth is 0.4 mm and the rotational speed of the machining tool 504 is 3120 rpm. According to FIG. 78, there is a linear relationship between the tool vibration amplitude and the chatter index value, and the data are arranged on the same straight line even if the machining conditions change. Since the tool vibration amplitude and the chatter index value have a unique relationship, the same threshold value can be used regardless of the machining conditions.

さらに、図8の関係を用いることにより、許容される工具振動振幅からびびり指標値のしきい値を求めることができる。   Furthermore, by using the relationship of FIG. 8, the threshold value of the chatter index value can be obtained from the allowable tool vibration amplitude.

また、工具振動振幅とびびり指標値との間には線形の関係があることから、S1の加工初期条件導出において、許容される工具振動振幅を指定することにより、加工条件算出部151において加工条件履歴記憶部181に記憶してある図8に示したような工具振動振幅に対するびびり指標値の関係に基づいて軸切込量が設定される。   Further, since there is a linear relationship between the tool vibration amplitude and the chatter index value, the machining condition calculation unit 151 determines the machining condition by specifying the allowable tool vibration amplitude in the derivation of the machining initial condition in S1. The shaft cut amount is set based on the relationship of the chatter index value with respect to the tool vibration amplitude as shown in FIG. 8 stored in the history storage unit 181.

加工異常判定(S8)では、判定指標算出(S7)で判定指標算出部141において算出したびびり指標値としきい値記憶部185に予め設定したしきい値とを加工異常判定部142において比較することにより、びびり振動の有無を判定する。さらに、切削成分力信号の最大値と予め設定した加工異常判定しきい値を比較することによって、工具摩耗等の加工異常の有無を判定する。   In the processing abnormality determination (S8), the processing abnormality determination unit 142 compares the chatter index value calculated by the determination index calculation unit 141 with the determination index calculation (S7) and the threshold value preset in the threshold storage unit 185. Based on this, the presence or absence of chatter vibration is determined. Further, the presence / absence of machining abnormality such as tool wear is determined by comparing the maximum value of the cutting component force signal with a preset machining abnormality determination threshold value.

条件算出ユニット150の加工条件算出部151で実行する加工条件算出(S12)の一実施例を図9〜12に示す。切削加工装置500では、初期設定した加工条件に対し、オーバーライド率を掛けることによって、加工条件を動的に制御することが可能である。オーバーライド率を掛けるパラメータとして、一般的に主軸回転速度や工具送り速度があり、オーバーライド率を0〜200%の範囲で変更することが可能となっている。ここでは、オーバーライド量を変更することで加工条件を変更する方法を例に説明するが、加工条件を直接変更する方法であってもよい。   An example of the machining condition calculation (S12) executed by the machining condition calculation unit 151 of the condition calculation unit 150 is shown in FIGS. The cutting apparatus 500 can dynamically control the machining conditions by multiplying the initially set machining conditions by an override rate. As parameters for multiplying the override rate, there are generally a spindle rotation speed and a tool feed speed, and the override rate can be changed within a range of 0 to 200%. Here, a method of changing the machining condition by changing the override amount will be described as an example, but a method of directly changing the machining condition may be used.

図9A及び図9Bにびびり指標値から適用するオーバーライド率の変換グラフを示す。
図9A又は図9Bにおいて、びびり判定しきい値をc1とする。びびり指標値がc1を超えたとき、加工異常判定(S8)において加工異常判定部142がびびり発生と判断し、加工条件算出(S12)の工程で加工条件算出部151においてオーバーライドの変更量を算出し、加工条件変更(S14)の工程において、加工条件算出部151で算出したオーバーライド率に基づいてコントローラ507の加工機コントロール部101で主軸コントロール部102とテーブルコントロール部103とを制御して加工工具504とテーブル506とを駆動してオーバーライド率を変更する。このとき、加工条件算出部151は、加工条件算出(S12)において、オーバーライド率を図9A又は図9Bから求め、現在のオーバーライド率と乗算することにより、新しいオーバーライド率を算出する。さらに、算出した新しいオーバーライド率を加工条件の初期設定値と乗算することで、加工条件を算出する。
9A and 9B show conversion graphs of the override rate applied from the chatter index value.
In FIG. 9A or 9B, the chatter determination threshold value is set to c1. When the chatter index value exceeds c1, the machining abnormality determination unit 142 determines that chatter has occurred in the machining abnormality determination (S8), and the machining condition calculation unit 151 calculates the override change amount in the machining condition calculation (S12) process. In the machining condition change (S14) step, the machining tool control unit 101 of the controller 507 controls the spindle control unit 102 and the table control unit 103 on the basis of the override rate calculated by the machining condition calculation unit 151. The override ratio is changed by driving 504 and the table 506. At this time, in the machining condition calculation (S12), the machining condition calculation unit 151 obtains the override rate from FIG. 9A or FIG. 9B, and calculates the new override rate by multiplying the current override rate. Further, the machining condition is calculated by multiplying the calculated new override rate by the initial setting value of the machining condition.

判定指標算出部141で算出したびびり指標値がびびり判定しきい値c1を大きく超えたときには、オーバーライド率を大きくとり、超える大きさが小さいときは、オーバーライド率を小さくとることで、速やかにびびり振動を収束させることができる。また、びびり指標値がしきい値c2より小さいときは、プラスのオーバーライド率を設定して、より加工効率を高める方向に制御する。このとき、びびり指標値c1〜c2の間をオーバーライド率0%とすることにより、制御のチャタリングを防止することができる。プラスのオーバーライド率もびびり指標値がc2を大きく下回るときには大きな変化率を、c2に近いときには小さな変化率を設定する。   When the chatter index value calculated by the determination index calculation unit 141 greatly exceeds the chatter determination threshold value c1, the override rate is increased. When the excess index value is small, the override rate is decreased to quickly chatter vibration. Can be converged. Further, when the chatter index value is smaller than the threshold value c2, a positive override rate is set, and control is performed to further increase the machining efficiency. At this time, chattering of control can be prevented by setting the override ratio 0% between the chatter index values c1 and c2. A positive override rate is set such that a large change rate is set when the chatter index value is significantly below c2, and a small change rate is set when close to c2.

図9Aでは、オーバーライド率を階段状に変化させる例を示したが、図9Bのように、直線や曲線を用いることもできる。特に、図9Bの曲線522の場合、びびり指標値がc1やc2に近いところで変化率が小さくなっており、より制御のチャタリングを防止できる効果がある。   Although FIG. 9A shows an example in which the override rate is changed stepwise, a straight line or a curved line can be used as shown in FIG. 9B. In particular, in the case of the curve 522 in FIG. 9B, the rate of change is small where the chatter index value is close to c1 or c2, and there is an effect that chattering of control can be further prevented.

図10に一般的な切削条件での軸切込み量と工具回転数との関係における安定限界線図を示す。図10において、安定限界線530より下の条件は、びびり振動が発生しない安定条件であり、安定限界線530より上の条件は、びびり振動が発生して不安定な加工となることを示す。安定限界線530は周期的にピーク値を取り、そのピーク位置は工具固有振動数をf0、チップ516の枚数をNとすると、数2で表される。
ピーク位置 = 60・f0/(N・n) ・・・ (数2)
ここで、nは1以上の整数をとる。
FIG. 10 shows a stability limit diagram regarding the relationship between the amount of shaft cutting and the tool rotation speed under general cutting conditions. In FIG. 10, the condition below the stability limit line 530 is a stable condition in which chatter vibration does not occur, and the condition above the stability limit line 530 indicates that chatter vibration is generated and unstable machining is performed. The stability limit line 530 periodically takes a peak value, and the peak position is expressed by the following equation (2) when the tool natural frequency is f0 and the number of the chips 516 is N.
Peak position = 60 · f0 / (N · n) (Equation 2)
Here, n is an integer of 1 or more.

加工能率を上げる方法の一つとして、軸切込み量を大きくして単位時間あたりの除去量を大きくする方法が有効である。びびり振動を発生させないで軸切込み量を大きくするためには、安定限界線530のピーク位置の加工条件を使用することが有効である(例えば、図10中の点f)。したがって、加工初期条件導出(S1)では、シミュレーション等を用いて図10を算出し、加工条件を導出することができる。しかし、加工工具504や被削材505の材料特性や形状寸法等の誤差により、安定限界線530には誤差が含まれるため、必ずしも導出された条件が最適とは限らない。そこで、図9A及び図9Bで説明した方式を用いて加工条件を安定限界線530のピーク位置へ誘導する。このとき、図9Aのオーバーライド率のステップ幅STは、図10のグラフに示したピーク位置の間隔PWの数分の一(例えば1/5以下)程度であるように設定することが望ましい。   As one method for increasing the machining efficiency, a method of increasing the amount of removal per unit time by increasing the shaft cutting amount is effective. In order to increase the amount of shaft cutting without generating chatter vibration, it is effective to use the machining conditions at the peak position of the stability limit line 530 (for example, point f in FIG. 10). Accordingly, in the machining initial condition derivation (S1), the machining conditions can be derived by calculating FIG. 10 using simulation or the like. However, because the stability limit line 530 includes an error due to an error such as a material characteristic or a shape dimension of the processing tool 504 or the work material 505, the derived condition is not always optimal. Therefore, the machining conditions are guided to the peak position of the stability limit line 530 using the method described in FIGS. 9A and 9B. At this time, the step width ST of the override rate in FIG. 9A is preferably set to be about a fraction (for example, 1/5 or less) of the peak position interval PW shown in the graph of FIG.

びびり振動が発生したオーバーライド量を再度使用しないために、オーバーライド量の上限を決定する方法について図11を用いて説明する。図11は、オーバーライド変化率を図9Aを用いて決定したときのオーバーライド率の時間変化を表した図である。加工初期条件で加工を開始し、時間0〜T3までは、びびり振動が発生していないと判定されたためオーバーライド率はプラスとなり、オーバーライド率が増加していく。オーバーライド率が増加することにより、びびり振動が発生しやすい条件となり、びびり指標値が判定しきい値(図9A又は図9Bのc1)を超えたところで、びびり振動発生と判定される。
このときのオーバーライド率v3を記憶しておく。
A method for determining the upper limit of the override amount will be described with reference to FIG. 11 in order not to use again the override amount in which chatter vibration has occurred. FIG. 11 is a diagram showing the change over time of the override rate when the override change rate is determined using FIG. 9A. Machining is started under the initial machining conditions, and from time 0 to T3, it is determined that chatter vibration has not occurred, so the override rate becomes positive and the override rate increases. When the override rate increases, chatter vibration is likely to occur. When the chatter index value exceeds the determination threshold (c1 in FIG. 9A or 9B), it is determined that chatter vibration has occurred.
The override rate v3 at this time is stored.

加工異常判定部142でびびり振動発生と判定されるとびびり振動を抑制するため、加工条件算出部151はオーバーライド率を減少させるように加工条件を変更する。一定時間経過後、加工異常判定部142でびびり振動が再発していないと判定されれば、加工条件算出部151は、またオーバーライド率を増加させるように加工条件を変更するが、びびり振動が発生したときに加工条件履歴記憶部181に記憶しておいたオーバーライド率v3より小さい値(例えば、p3の90%)を上限とする。これにより、一度びびり振動を発生させた条件を再度使用しないようにすることで安定した加工を実現できる。   When the processing abnormality determination unit 142 determines that chatter vibration has occurred, the processing condition calculation unit 151 changes the processing condition so as to reduce the override rate. If the machining abnormality determination unit 142 determines that chatter vibration has not recurred after a predetermined time has elapsed, the machining condition calculation unit 151 changes the machining condition to increase the override rate, but chatter vibration occurs. The upper limit is a value smaller than the override rate v3 stored in the machining condition history storage unit 181 (for example, 90% of p3). Thus, stable machining can be realized by avoiding the use of the condition that once generated chatter vibration.

図11では、T4で再度びびり振動を検出したため、びびり振動を検出したオーバーライド率をv4と記憶し直し、びびり振動を抑制するようにオーバーライド率を減少させる。一定時間経過後、びびり振動が再発していなければ、再度オーバーライド率量を増加させ、T5でv4の90%の値(v5)に達したため、オーバーライド率量の増加を停止したという例である。   In FIG. 11, since chatter vibration is detected again at T4, the override rate at which chatter vibration is detected is stored again as v4, and the override rate is decreased so as to suppress chatter vibration. If chatter vibration has not recurred after a certain period of time, the override rate amount is increased again and reaches 90% of the value of v4 (v5) at T5, so the increase in the override rate amount is stopped.

図9Aの制御を実現するアルゴリズムを図12Aに示す。先ず、オーバーライド率(OV)とオーバーライド変化率(δOV)の初期値を100、オーバーライド率の上限値(OV_c)にオーバーライド率が取り得る最大値を設定(S1101)した後、判定指標算出部141でびびり指標値を算出する(S1102)。次に、判定指標算出部141で算出したびびり指標値を加工異常判定部142においてしきい値c1と比較し(S1103)、びびり指標値がしきい値c1以上であるとき((S1103)でYesの場合)、びびり振動が発生していると判定し、この判定結果と判定指標算出部141で算出したびびり指標値とを加工異常判定履歴記憶部182に記憶する。加工条件算出部151は、図9Aに示す階段状のオーバーライド変化率設定条件をびびり指標値の大きさに応じて分岐するフローで値を確定する。   FIG. 12A shows an algorithm for realizing the control of FIG. 9A. First, the initial value of the override rate (OV) and override change rate (δOV) is set to 100, and the maximum value that can be taken by the override rate is set to the upper limit value (OV_c) of the override rate (S1101). A chatter index value is calculated (S1102). Next, the chatter index value calculated by the determination index calculation unit 141 is compared with the threshold c1 in the machining abnormality determination unit 142 (S1103), and when the chatter index value is equal to or greater than the threshold c1 (Yes in (S1103)). In this case, it is determined that chatter vibration has occurred, and the determination result and the chatter index value calculated by the determination index calculation unit 141 are stored in the machining abnormality determination history storage unit 182. The machining condition calculation unit 151 determines a value in a flow that branches the step-like override change rate setting condition shown in FIG. 9A according to the size of the chatter index value.

即ち、加工条件算出部151では、加工異常判定履歴記憶部182に記憶されたびびり指標値がc5より小さいか判定し(S1104)、小さい場合(Yes)にはオーバーライド変化率(δOV)をp4に設定する(S1105)。びびり指標値がc5より大きい場合((S1104)でNoの場合)には、びびり指標値がc6より小さいか判定し(S1106)、小さい場合(Yes)にはオーバーライド変化率(δOV)をp3に設定する(S1107)。びびり指標値がc6より大きい場合((S1106)でNoの場合)には、びびり指標値がc7より小さいか判定し(S1108)、小さい場合(Yes)にはオーバーライド変化率(δOV)をp2に設定する(S1109)。びびり指標値がc7より大きい場合((S1108)でNoの場合)には、びびり指標値をc1に設定する(S1110)。   That is, the machining condition calculation unit 151 determines whether or not the chatter index value stored in the machining abnormality determination history storage unit 182 is smaller than c5 (S1104). If it is smaller (Yes), the override change rate (δOV) is set to p4. Setting is performed (S1105). If the chatter index value is larger than c5 (No in (S1104)), it is determined whether the chatter index value is smaller than c6 (S1106), and if it is smaller (Yes), the override change rate (δOV) is set to p3. It sets (S1107). When the chatter index value is larger than c6 (in the case of No in (S1106)), it is determined whether the chatter index value is smaller than c7 (S1108), and when it is smaller (Yes), the override change rate (δOV) is set to p2. Set (S1109). If the chatter index value is larger than c7 (No in (S1108)), the chatter index value is set to c1 (S1110).

オーバーライド変化率(δOV)確定後、加工条件算出部151では現在のオーバーライド率をオーバーライド上限値に代入し、新たな上限値とする(S1111)。さらに、現時点の時刻(t)をTcに記憶する(S1112)。つぎに、現在のオーバーライド率(OV)とオーバーライド変化率(δOV)を乗算することにより、新しいオーバーライド量を算出し(S1113)、記憶する(S1114)。記憶したオーバーライド率は新しい加工条件を算出するために用いられる。   After the override change rate (δOV) is determined, the machining condition calculation unit 151 substitutes the current override rate for the override upper limit value to obtain a new upper limit value (S1111). Further, the current time (t) is stored in Tc (S1112). Next, a new override amount is calculated by multiplying the current override rate (OV) by the override change rate (δOV) (S1113) and stored (S1114). The stored override rate is used to calculate new machining conditions.

一方、びびり指標値がc1未満であったとき((S1103)でNoの場合)、びびり指標値がc2より大きいかどうかを判定し(S1121)、大きい場合((S1121)でYesの場合)はオーバーライド率を100とする(S1122)。c2より小さい場合((S1121)でNoの場合)は、びびりが発生していないとして、現時刻(t)と記憶したTcとの差がT1以上であるか判定する(S1123)。これは、びびりが最後に発生した時刻からの経過時間を判定するものであり、経過時間(t−Tc)がT1よりも短いとき((S1123)でNoの場合)には、オーバーライド変化率を100とする(S1122)。   On the other hand, when the chatter index value is less than c1 (in the case of No in (S1103)), it is determined whether the chatter index value is greater than c2 (S1121), and when it is larger (in the case of Yes in (S1121)). The override rate is set to 100 (S1122). If smaller than c2 (No in (S1121)), it is determined that chatter has not occurred, and it is determined whether the difference between the current time (t) and the stored Tc is equal to or greater than T1 (S1123). This is to determine the elapsed time from the last occurrence of chatter. When the elapsed time (t-Tc) is shorter than T1 (in the case of No in (S1123)), the override change rate is set. 100 (S1122).

一方、T1以上の時間が経過したとき((S1123)でYesの場合)、びびりが抑制されたと判定するものである。びびりが抑制されたと判定されたとき、図9Aに示す階段状のオーバーライド変化率設定条件をびびり指標値の大きさに応じて分岐するフローで値を確定する。   On the other hand, when a time equal to or longer than T1 has elapsed (Yes in (S1123)), it is determined that chatter has been suppressed. When it is determined that chatter has been suppressed, the value is determined by a flow that branches the step-like override change rate setting condition shown in FIG. 9A according to the size of the chatter index value.

即ち、加工条件算出部151では、加工異常判定履歴記憶部182に記憶されたびびり指標値がc3より大きいか判定し(S1124)、大きい場合((S1124)でYesの場合)にはオーバーライド変化率(δOV)をp5とする(S1125)。一方、びびり指標値がc3より小さい場合((S1124)でNoの場合)には、びびり指標値がc4より大きいか判定し(S1126)、大きい場合((S1126)でYesの場合)にはオーバーライド変化率(δOV)をp6とする(S1127)。一方、びびり指標値がc4より小さい場合((S1126)でNoの場合)には、オーバーライド変化率(δOV)をp7とする(S1128)。   That is, the machining condition calculation unit 151 determines whether the chatter index value stored in the machining abnormality determination history storage unit 182 is larger than c3 (S1124), and if it is larger (Yes in (S1124)), the override change rate (ΔOV) is set to p5 (S1125). On the other hand, when the chatter index value is smaller than c3 (No in (S1124)), it is determined whether the chatter index value is larger than c4 (S1126), and when it is larger (Yes in (S1126)), it is overridden. The rate of change (δOV) is set to p6 (S1127). On the other hand, when the chatter index value is smaller than c4 (No in (S1126)), the override change rate (δOV) is set to p7 (S1128).

次に現在のオーバーライド率(OV)とオーバーライド変化率(δOV)を乗算することにより、新しいオーバーライド率を算出し(S1113)、加工条件履歴記憶部181に記憶する(S1114)。加工条件履歴記憶部181に記憶したオーバーライド率は加工条件算出部151で新しい加工条件を算出するために用いられる。以上のフローを被削材505の加工が終了するまで繰り返し実行する。   Next, a new override rate is calculated by multiplying the current override rate (OV) by the override change rate (δOV) (S1113) and stored in the machining condition history storage unit 181 (S1114). The override rate stored in the machining condition history storage unit 181 is used by the machining condition calculation unit 151 to calculate a new machining condition. The above flow is repeatedly executed until the machining of the work material 505 is completed.

図9Bの制御を実現するアルゴリズムを図12Bに示す。オーバーライド変化率を求める部分が、びびり指標の関数となっている点が図12Aで説明したフローと異なる。   FIG. 12B shows an algorithm for realizing the control of FIG. 9B. The point which calculates | requires an override change rate differs from the flow demonstrated in FIG. 12A that the function of a chatter parameter | index is.

先ず、オーバーライド率(OV)とオーバーライド変化率(δOV)の初期値を100、オーバーライド率の上限値(OV_c)にオーバーライド率が取り得る最大値を設定(S1151)した後、判定指標算出部141でびびり指標値を算出する(S1152)。   First, the initial values of the override rate (OV) and override change rate (δOV) are set to 100, and the maximum value that can be taken by the override rate is set to the upper limit value (OV_c) of the override rate (S1151). A chatter index value is calculated (S1152).

算出したびびり指標値がc1以上かを加工異常判定部142で判定し(S1153)、その判定結果をびびり指標値と共に加工異常判定履歴記憶部182に記憶する。   The machining abnormality determination unit 142 determines whether the calculated chatter index value is equal to or greater than c1 (S1153), and the determination result is stored in the machining abnormality determination history storage unit 182 together with the chatter index value.

びびり指標値がc1以上のとき((S1153)でYesの場合)びびりが発生しているとして、加工条件算出部51はオーバーライド変化率(δOV)としてびびり指標の関数fを設定し(S1154)、現在のオーバーライド率(OV)をオーバーライド率の上限値(OV_c)として設定し(S1155)、現時点の時刻(t)をTcに記憶する(S1156)。つぎに、現在のオーバーライド率(OV)とオーバーライド変化率(δOV)を乗算することにより、新しいオーバーライド量を算出し(S1157)、記憶する(S1158)。記憶したオーバーライド率は新しい加工条件を算出するために用いられる。   When chatter index value is greater than or equal to c1 (in the case of Yes in (S1153)), assuming that chatter has occurred, the machining condition calculation unit 51 sets the function f of the chatter index as an override change rate (δOV) (S1154), The current override rate (OV) is set as the upper limit value (OV_c) of the override rate (S1155), and the current time (t) is stored in Tc (S1156). Next, a new override amount is calculated by multiplying the current override rate (OV) by the override change rate (δOV) (S1157) and stored (S1158). The stored override rate is used to calculate new machining conditions.

一方、S1153でびびり指標値がc1以上ではないと判定された場合((S1153)でNoの場合)には、びびり指標値がc2より大きいかを判定し(S1161)、びびり指標値がc2より大きいと判定された場合((S1161)でYesの場合)には、加工条件算出部51はオーバーライド変化率(δOV)を100に設定する(S1162)。びびり指標値がc2未満の場合には((S1161)でNoの場合)、現時刻(t)と記憶したTcとの差がT1以上であるか判定する(S1163)。これは、びびりが最後に発生した時刻からの経過時間を判定するものであり、経過時間(t−Tc)がT1よりも短いとき((S1163)でNoの場合)には、オーバーライド変化率(δOV)を100と設定する(S1162)。   On the other hand, if it is determined in S1153 that the chatter index value is not greater than c1 (No in (S1153)), it is determined whether the chatter index value is greater than c2 (S1161), and the chatter index value is greater than c2. If it is determined that it is large (Yes in (S1161)), the machining condition calculation unit 51 sets the override change rate (δOV) to 100 (S1162). If the chatter index value is less than c2 (No in (S1161)), it is determined whether the difference between the current time (t) and the stored Tc is equal to or greater than T1 (S1163). This is to determine the elapsed time from the time when chatter last occurred. When the elapsed time (t−Tc) is shorter than T1 (in the case of No in (S1163)), the override change rate ( (δOV) is set to 100 (S1162).

一方、T1以上の時間が経過したとき((S1163)でYesの場合)、びびりに対して余裕があると判定してオーバーライド変化率(δOV)に関数gを設定する(S1164)。びびり指標値がc1より小さくc2よりも大きい場合は、チャタリング防止のためS1162においてオーバーライド変化率を100とするものである。
図3に示した入力部512の詳細について、図13〜図24を用いて説明する。入力部512は、加工条件入力部191と、加工パス入力部193、工具・被削材特性入力部192,判定条件入力部194を備えて構成される。
On the other hand, when the time equal to or longer than T1 has elapsed (in the case of Yes in (S1163)), it is determined that there is room for chatter and the function g is set in the override change rate (δOV) (S1164). When the chatter index value is smaller than c1 and larger than c2, the override change rate is set to 100 in S1162 to prevent chattering.
Details of the input unit 512 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. The input unit 512 includes a machining condition input unit 191, a machining path input unit 193, a tool / workpiece material characteristic input unit 192, and a determination condition input unit 194.

加工条件入力部191において、図13は加工条件設定方法を入力する入力画面1001の一例を示す概略図である。図14は、図13に示した入力画面1001に表示された項目のライブラリ情報のファイルフォーマットの一実施形態を表す図であり、記憶部511に記憶されているデータである。入力画面1001に対応するライブラリ情報には、例えばライブラリ番号1005と、主軸回転速度入力方法等のライブラリ項目1006が含まれる。図14のライブラリ情報に基づいて図13の入力画面1001に表示項目1002を表示し、項目毎に使用する条件を、ラジオボタン1003を押下することによって選択する。全ての項目を選択した後、決定ボタン1004を押下することによって、入力を終了し、加工条件履歴記憶部181に選択した項目を記憶する。   In the machining condition input unit 191, FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of an input screen 1001 for inputting a machining condition setting method. FIG. 14 is a diagram illustrating an embodiment of the file format of the library information of items displayed on the input screen 1001 illustrated in FIG. 13, and is data stored in the storage unit 511. The library information corresponding to the input screen 1001 includes, for example, a library number 1005 and library items 1006 such as a spindle rotation speed input method. Display items 1002 are displayed on the input screen 1001 in FIG. 13 based on the library information in FIG. 14, and a condition to be used for each item is selected by pressing a radio button 1003. After selecting all items, pressing the enter button 1004 terminates the input and stores the selected items in the machining condition history storage unit 181.

図13に示した入力画面1001に表示された主軸回転速度入力方法で「固定値入力」を選択した場合には、入力欄1010に入力された値を主軸回転速度として用いて、信号分離部132で切削力成分を抽出する。また、「装置から取得」を選択した場合には、コントローラ507の主軸コントロール部102から取得した主軸回転速度の情報を用いる。さらに、「プログラムから取得」を選択した場合には、機械加工装置500またはコントローラ507に保存されているプログラムの主軸回転速度の情報を取得する。一般的に加工プログラムは数ステップで構成されており、各ステップ毎に主軸回転速度の情報を取得することが望ましい。   When “fixed value input” is selected in the spindle rotation speed input method displayed on the input screen 1001 shown in FIG. 13, the value input in the input field 1010 is used as the spindle rotation speed, and the signal separation unit 132 is used. Extract the cutting force component with. When “Acquire from device” is selected, information on the spindle rotation speed acquired from the spindle control unit 102 of the controller 507 is used. Further, when “Acquire from program” is selected, information on the spindle rotation speed of the program stored in the machining apparatus 500 or the controller 507 is acquired. In general, the machining program is composed of several steps, and it is desirable to acquire information on the spindle rotation speed for each step.

加工パス入力部193において、図15は加工パス設定方法を入力する入力画面1101の一例を示す概略図である。図16は、図15に示した入力画面1101に表示された項目のライブラリ情報のファイルフォーマットの一実施形態を表す図である。   In the machining path input unit 193, FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of an input screen 1101 for inputting a machining path setting method. FIG. 16 is a diagram showing an embodiment of a file format of library information of items displayed on the input screen 1101 shown in FIG.

図15に示す入力画面1101に表示された径切込み量入力方法の欄で「ファイルから取得」を選択した場合には、指定したファイルから図17Aに示すファイル情報を取得する。ファイル情報として、例えばライブラリ番号1107とライブラリ第一項目1108、ライブラリ第二項目1109が含まれる。ライブラリ第一項目として、加工パス番号、またはプログラムのステップ番号を指定し、ライブラリ第二項目として、径切込み量を指定することで、各加工パスまたは各プログラムステップ番号に対応した径切込み量を関連付けて保存されている。   When “Acquire from file” is selected in the field of diameter cutting amount input method displayed on the input screen 1101 shown in FIG. 15, the file information shown in FIG. 17A is acquired from the specified file. The file information includes, for example, a library number 1107, a library first item 1108, and a library second item 1109. By specifying the machining pass number or program step number as the first library item, and by specifying the diameter cut amount as the second library item, the diameter cut amount corresponding to each machining pass or each program step number is associated. Saved.

また、図15に示す入力画面1101に表示された被削材厚さ入力方法の欄で「ファイルから取得」を選択した場合、指定したファイルから図17Bに示すファイル情報を取得する。ファイル情報のライブラリ第一項目として、パス番号、またはプログラムのステップ番号を指定し、ライブラリ第二項目として、被削材厚さを指定することで、各パスまたは各プログラムステップ番号に対応した被削材厚さを関連付けて保存することができる。   In addition, when “acquire from file” is selected in the work material thickness input method column displayed on the input screen 1101 shown in FIG. 15, the file information shown in FIG. 17B is acquired from the specified file. By specifying the pass number or program step number as the first library item in the file information, and specifying the work material thickness as the second library item, the workpiece corresponding to each pass or program step number is specified. Material thickness can be associated and stored.

工具・被削材特性入力部192において、図18は工具・被削材特性入力方法を選択する入力画面1201の一例を示す概略図である。図19は、図18に示した入力画面1201に表示された項目のライブラリ情報のファイルフォーマットの一実施形態を表す図である。入力画面1201に対応するライブラリ情報には、例えばライブラリ番号1205と、工具特性入力方法や被削材特性入力方法等の入力対象を指定するライブラリ第一項目1206と、固有振動数入力やテーブルから取得等のデータ入力方法を指定するライブラリ第二項目1207が含まれる。図19のライブラリ情報に基づいて図18の入力画面1201に表示項目1202を表示し、項目毎に使用する条件を、ラジオボタン1003を押下することによって選択する。全ての項目を選択した後、決定ボタン1004を押下することによって、入力を終了し、工具・被削材特性記憶部184に選択した項目を記憶する。   In the tool / work material characteristic input unit 192, FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of an input screen 1201 for selecting a tool / work material characteristic input method. FIG. 19 is a diagram showing an embodiment of a file format of the library information of items displayed on the input screen 1201 shown in FIG. The library information corresponding to the input screen 1201 is acquired from, for example, a library number 1205, a library first item 1206 for specifying an input target such as a tool property input method and a workpiece property input method, a natural frequency input, and a table. A library second item 1207 for designating a data input method such as the above is included. Display items 1202 are displayed on the input screen 1201 in FIG. 18 based on the library information in FIG. 19, and a condition to be used for each item is selected by pressing a radio button 1003. After selecting all the items, pressing the enter button 1004 terminates the input, and the selected items are stored in the tool / work material characteristic storage unit 184.

図18に示した表示画面1201上で、工具特性入力方法の欄において、「固有振動数入力」を選択した場合は、入力欄1010に振動数の下限値と上限値、または中央値と範囲を指定することによって、信号分離に使用する周波数範囲を指定する。被削材特性入力方法の欄において、「固有振動数入力」を選択した場合も同様である。   When “input natural frequency” is selected in the column of the tool characteristic input method on the display screen 1201 shown in FIG. 18, the lower limit value and upper limit value, or the median value and range of the frequency are entered in the input field 1010. Specifies the frequency range to be used for signal separation. The same applies when “input natural frequency” is selected in the column of the work material characteristic input method.

工具特性入力方法の欄において、「工具諸元から算出」を選択した場合の詳細について、図20〜図21を用いて説明する。図20は工具諸元の入力画面1021の一例を示す概略図である。図21は、図20に示した入力画面1021に表示された項目のライブラリ情報のファイルフォーマットの一実施形態を表す図である。ライブラリ情報には、例えばライブラリ番号1025と工具長や工具径等の工具諸元の入力対象を指定するライブラリ項目1026が含まれる。   The details when “Calculate from tool specifications” is selected in the column of the tool characteristic input method will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of the tool specification input screen 1021. FIG. 21 is a diagram showing an embodiment of a file format of the library information of items displayed on the input screen 1021 shown in FIG. The library information includes, for example, a library number 1025 and a library item 1026 for designating an input target of tool specifications such as a tool length and a tool diameter.

図18に示した表示画面1201上で、被削材特性入力方法の欄において、「被削材諸元から算出」を選択した場合の詳細について、図22〜図23を用いて説明する。図22は被削材諸元の入力画面1031の一例を示す概略図である。図23は、図22に示した入力画面1031に表示された項目のライブラリ情報のファイルフォーマットの一実施形態を表す図である。入力画面1031に遷移するとき、図22のライブラリ情報を記載したファイルから情報を入力して表示する。ライブラリ情報には、例えばライブラリ番号1035と被削材形状モデルや被削材合成等の被削材諸元の入力対象を指定するライブラリ項目1036が含まれる。   Details of the case where “Calculate from work material specifications” is selected in the work material property input method column on the display screen 1201 shown in FIG. 18 will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a schematic diagram showing an example of the work material specification input screen 1031. FIG. 23 is a diagram illustrating an embodiment of a file format of the library information of items displayed on the input screen 1031 illustrated in FIG. When transitioning to the input screen 1031, information is input from the file describing the library information in FIG. 22 and displayed. The library information includes, for example, a library number 1035 and a library item 1036 for designating an input target of work material specifications such as a work material shape model and work material composition.

図18に示した表示画面1201上で被削材特性入力方法の欄において、「テーブルから取得」を選択した場合の詳細について、図24を用いて説明する。図24は、テーブルに記載されている情報であり、ライブラリ番号1045と、加工パスを指定するライブラリ第一項目1046と各加工パスにおける被削材の固有振動数を指定するライブラリ第二項目1047が含まれる。テーブル情報はファイルに保存されており、「テーブルから取得」を選択したときに読み込まれる。   Details of the case where “Acquire from table” is selected in the column of the work material property input method on the display screen 1201 shown in FIG. 18 will be described with reference to FIG. FIG. 24 shows information described in the table. The library number 1045, the library first item 1046 for designating the machining path, and the library second item 1047 for designating the natural frequency of the work material in each machining path are shown. included. The table information is stored in a file and is read when “Get from table” is selected.

判定条件入力部194の詳細について図25を用いて説明する。図25は判定条件の入力画面1211の一例を示す概略図である。信号分離使用データの欄では、信号分離に用いるデータとして、工具特性か被削材特性、または工具特性と被削材特性を合わせて判断するという選択項目から一つを選択するものである。異常検知しきい値設定方法の欄では、固定値を入力するかシミュレーションで算出するという選択項目から一つを選択するものである。減衰判定の欄には、実施するかしないかを選択するチェックボックス1053があり、チェックされたときに有効となる。減衰判定に用いるしきい値は入力ボックス1054に入力された値を用いる。   Details of the determination condition input unit 194 will be described with reference to FIG. FIG. 25 is a schematic diagram illustrating an example of a determination condition input screen 1211. In the signal separation usage data column, one of the selection items for determining whether to use the tool characteristics, the work material characteristics, or the tool characteristics and the work material characteristics as data used for the signal separation is selected. In the column of the abnormality detection threshold setting method, one is selected from the selection items of inputting a fixed value or calculating by simulation. In the attenuation determination column, there is a check box 1053 for selecting whether to execute or not, and it becomes effective when checked. The threshold value used for attenuation determination is the value input in the input box 1054.

各項目を選択後、決定ボタン1004を押下することにより、「信号分離使用データ」と「減衰判定」で設定した項目が信号分離条件設定記憶部186に記憶され、「異常検知しきい値設定方法」で設定した項目がしきい値設定条件記憶部187に記憶される。   By pressing the decision button 1004 after selecting each item, the items set in “signal separation usage data” and “attenuation determination” are stored in the signal separation condition setting storage unit 186, and “anomaly detection threshold setting method” ”Is stored in the threshold setting condition storage unit 187.

信号分離条件算出部153の詳細について説明する。信号分離条件算出部153で算出する項目は、切削成分力の周波数と工具振動の周波数または被削材振動の周波数である。切削成分力の周波数は前述の通り、加工条件履歴記憶部181に記憶されている工具回転速度またはコントローラ507から取得した工具回転速度に刃数を掛けた値等を用いることができる。工具振動の周波数を算出する方法は信号分離条件設定記憶部186に記憶されている方法を用いる。例えば、「固有振動数入力」が選択されている場合は、入力された値を切削成分力の周波数として用いる。また、「工具諸元から算出」が選択されている場合は、工具長や工具径、工具剛性から数式またはシミュレーションによって算出される周波数を用いることができる。   Details of the signal separation condition calculation unit 153 will be described. Items calculated by the signal separation condition calculation unit 153 are the frequency of the cutting component force and the frequency of the tool vibration or the frequency of the workpiece vibration. As described above, the frequency of the cutting component force may be a tool rotation speed stored in the machining condition history storage unit 181 or a value obtained by multiplying the tool rotation speed acquired from the controller 507 by the number of blades. As a method for calculating the frequency of the tool vibration, a method stored in the signal separation condition setting storage unit 186 is used. For example, when “input of natural frequency” is selected, the input value is used as the frequency of the cutting component force. When “Calculate from tool specifications” is selected, a frequency calculated by a mathematical expression or simulation from the tool length, the tool diameter, and the tool rigidity can be used.

被削材振動の周波数を算出する方法は信号分離条件設定記憶部186に記憶されている方法を用いる。例えば、「固有振動数入力」が選択されている場合は、入力された値を切削成分力の周波数として用いる。また、「被削材諸元から算出」が選択されている場合は、形状モデルや被削材剛性、固定治具モデル、治具剛性から数式またはシミュレーションによって算出される周波数を用いることができる。   As a method for calculating the frequency of the workpiece vibration, a method stored in the signal separation condition setting storage unit 186 is used. For example, when “input of natural frequency” is selected, the input value is used as the frequency of the cutting component force. In addition, when “calculate from work material specifications” is selected, a frequency calculated by a mathematical formula or simulation from the shape model, the work material rigidity, the fixed jig model, and the jig rigidity can be used.

工具振動の周波数を用いるか被削材振動の周波数を用いるかは、信号分離条件設定記憶部186に記憶されている方の周波数を用いる。このとき、複数の周波数を用いるという選択肢が選択されている場合(例えば工具振動と被削材振動)には、それぞれの周波数と振幅を算出した後、振幅の大きい方を選択すればよい。   The frequency stored in the signal separation condition setting storage unit 186 is used to determine whether the tool vibration frequency or the workpiece vibration frequency is used. At this time, when the option of using a plurality of frequencies is selected (for example, tool vibration and workpiece vibration), after calculating the respective frequencies and amplitudes, the larger amplitude may be selected.

本実施例によれば、加工条件によらず、一定のしきい値でびびり振動発生を判定できるため、適切にしきい値を設定でき、異常検出精度が向上する。また、びびり振動が発生する直前の条件で安定的に加工することができ、高効率な加工を実現できる。   According to the present embodiment, the occurrence of chatter vibration can be determined with a constant threshold value regardless of the machining conditions, so that the threshold value can be set appropriately and abnormality detection accuracy is improved. In addition, stable machining can be performed under conditions immediately before chatter vibration occurs, and highly efficient machining can be realized.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において変更可能であることは勿論である。   The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment of the invention, and changes are made without departing from the scope of the invention. Of course, it is possible.

501・・・筐体 502・・・主軸テーブル 503・・・主軸 504・・・加工工具 505・・・被削材 506・・・テーブル 507・・・コントローラ 516・・・チップ 515・・・回転軸。   501 ... Case 502 ... Spindle table 503 ... Spindle 504 ... Machining tool 505 ... Work material 506 ... Table 507 ... Controller 516 ... Chip 515 ... Rotation axis.

Claims (18)

切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するときに前記切削加工装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を用いた加工方法であって、前記切削工具で前記被削材を切削加工するための加工条件を設定する第1のステップと、該設定した加工条件に基づいて前記被削材を切削加工中の前記切削加工装置の振動または切削力を検出して電気信号に変換する第2のステップと、前記変換した電気信号を切削成分信号と工具振動成分信号に分離する第3のステップと、前記分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための判定指標値を算出する第4のステップと、前記算出した判定指標値と予め設定した判定しきい値とを比較し前記切削工具で前記被削材を切削加工中の異常の有無を判定する第5のステップと、前記切削加工中の異常の有無の判定結果と前記設定した加工条件を関連づけて記憶する第6のステップと、前記算出した判定指標値の大きさから新しい加工条件を算出する第7のステップと、前記第1のステップで設定した加工条件を前記第7のステップで算出した新しい加工条件に変更して前記切削工具で前記被削材を切削加工する第8のステップとを有し、前記第8のステップにおいて、前記第4のステップで算出した判定指標値に基づいて前記第1のステップで設定した加工条件に対するオーバーライド率を含む前記新しい加工条件を設定することを特徴とする切削加工装置を用いた加工方法。   A cutting method using a cutting device that measures vibration or cutting force of the cutting device and sequentially changes processing conditions when cutting a work material using a cutting tool in the cutting device, A first step of setting a machining condition for cutting the workpiece with a cutting tool, and vibration or cutting force of the cutting device during cutting of the workpiece based on the set machining condition A second step of detecting the signal and converting it into an electric signal, a third step of separating the converted electric signal into a cutting component signal and a tool vibration component signal, information on the separated cutting component signal and a tool vibration component A fourth step of calculating a determination index value for determining a state of processing during processing with the cutting tool using the information of the signal, and the calculated determination index value and a predetermined determination threshold value. Compare and turn off A fifth step of determining presence / absence of abnormality during cutting of the workpiece with a tool, and a sixth step of storing the determination result of presence / absence of abnormality during cutting and the set processing conditions in association with each other; The seventh step of calculating a new processing condition from the calculated determination index value and the processing condition set in the first step are changed to the new processing condition calculated in the seventh step. An eighth step of cutting the workpiece with a cutting tool, and the machining set in the first step based on the determination index value calculated in the fourth step in the eighth step A machining method using a cutting apparatus, characterized in that the new machining conditions including an override rate for the conditions are set. 前記第3のステップにおいて、前記電気信号を周波数変換し、予め記憶しておいた加工条件情報と加工工具の固有振動数から切削成分力信号と工具振動成分力信号を分離することを特徴とする請求項1記載の切削加工装置を用いた加工方法。   In the third step, the electrical signal is frequency-converted, and the cutting component force signal and the tool vibration component force signal are separated from the machining condition information stored in advance and the natural frequency of the machining tool. A processing method using the cutting apparatus according to claim 1. 前記第3のステップにおいて、前記電気信号の移動平均値を算出するとともに、前記電気信号と前記移動平均値の差を算出し、前記移動平均値を切削成分力信号、前記電気信号と前記移動平均値の差を工具振動成分信号とすることを特徴とする請求項1記載の切削加工装置を用いた加工方法。   In the third step, a moving average value of the electric signal is calculated, a difference between the electric signal and the moving average value is calculated, the moving average value is used as a cutting component force signal, the electric signal and the moving average. The machining method using the cutting apparatus according to claim 1, wherein a difference in values is used as a tool vibration component signal. 切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するための加工条件を設定し、
該設定した加工条件に基づいて前記切削工具で被削材を切削加工し、
該被削材を切削加工中に前記切削加工装置の振動または切削力を検出し、
前記検出した信号を処理して切削成分信号と工具振動成分信号に分離し、
該分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための判定指標値を算出し、
前記算出した判定指標値を予め設定した判定しきい値と比較して、該判定しきい値に対する前記判定指標値の大きさに応じて前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を含む新しい加工条件を算出し、
前記設定した加工条件を前記算出した新しい加工条件に変更して前記切削加工装置で前記被削材を切削加工する
ことを特徴とする切削加工装置を用いた加工方法。
Set the processing conditions to cut the work material using the cutting tool in the cutting device,
Cutting the work material with the cutting tool based on the set processing conditions,
Detecting the vibration or cutting force of the cutting device during cutting of the work material;
The detected signal is processed and separated into a cutting component signal and a tool vibration component signal,
Using the information of the separated cutting component signal and the information of the tool vibration component signal to calculate a determination index value for determining the state of machining during machining with the cutting tool;
The calculated determination index value is compared with a preset determination threshold value, and a new machining condition including an override rate for the set machining condition is calculated according to the magnitude of the determination index value with respect to the determination threshold value And
A machining method using a cutting apparatus, wherein the set machining condition is changed to the calculated new machining condition and the workpiece is cut by the cutting apparatus.
前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための判定指標値として、前記分離した切削成分信号の大きさと工具振動成分信号の大きさとの比の情報を用いることを特徴とする請求項1又は4に記載の切削加工装置を用いた加工方法。   The information of the ratio between the magnitude of the separated cutting component signal and the magnitude of the tool vibration component signal is used as a determination index value for judging a machining state during machining with the cutting tool. Or the processing method using the cutting apparatus of 4. 前記算出した判定指標値が前記予め設定した判定しきい値よりも大きいときには前記新しい加工条件として前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を100%よりも小さく設定し、前記算出した判定指標値が前記予め設定した判定しきい値よりも所定の量以上小さいときには前記新しい加工条件として前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を100%よりも大きく設定することを特徴とする請求項1又は4に記載の切削加工装置を用いた加工方法。   When the calculated determination index value is larger than the preset determination threshold value, an override rate for the set machining condition is set to be smaller than 100% as the new machining condition, and the calculated determination index value is 5. The cutting process according to claim 1, wherein an override rate for the set machining condition is set to be larger than 100% as the new machining condition when it is smaller than a predetermined determination threshold by a predetermined amount or more. A processing method using an apparatus. 前記算出した判定指標値が前記予め設定した判定しきい値よりも所定の量以内で小さいときには前記新しい加工条件として前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を100%に設定することを特徴とする請求項1又は4に記載の切削加工装置を用いた加工方法。   The override rate for the set machining condition is set to 100% as the new machining condition when the calculated judgment index value is smaller than a predetermined threshold value within a predetermined amount. A processing method using the cutting apparatus according to 1 or 4. 前記オーバーライド率を、前記判定指標と前記判定しきい値との差の絶対値が大きいほど、大きな変化率で設定することを特徴とする請求項1又は4に記載の切削加工装置を用いた加工方法。   5. The machining using the cutting apparatus according to claim 1, wherein the override rate is set at a larger change rate as the absolute value of the difference between the determination index and the determination threshold value is larger. Method. 切削工具を用いて被削材を切削加工しながら装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置であって、前記切削工具を用いて被削材を切削加工するために加工条件を設定する加工条件設定手段と、該加工条件設定手段で設定した加工条件に基づいて前記被削材を切削加工中の前記切削加工装置の振動または切削力を検出して電気信号に変換する信号変換手段と、該信号変換手段で変換された電気信号を切削成分信号と工具振動成分信号に分離する信号分離手段と、該信号分離手段で分離した切削成分信号の情報と工具振動成分信号の情報とを用いて前記切削工具で切削加工中の加工の状態を判定するための判定指標値を算出する判定指標算出手段と、該判定指標算出手段で算出した判定指標値と予め設定した判定しきい値とを比較し異常の有無を判定する異常判定手段と、該異常判定手段で判定した異常の有無の判定結果と前記加工条件設定手段で設定した加工条件を関連づけて記憶する記憶手段と、前記判定指標算出手段で算出した判定指標値を予め設定した判定しきい値と比較して該判定しきい値に対する前記判定指標値の大きさに応じて前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を含む新しい加工条件を算出する加工条件算出手段とを有し、前記加工条件設定手段は、前記被削材を切削加工中に、前記設定した加工条件を前記加工条件算出手段で算出した新しい加工条件に変更することを特徴とする切削加工装置。   A cutting device that sequentially changes machining conditions by measuring vibration or cutting force of a device while cutting a workpiece using a cutting tool, for cutting the workpiece using the cutting tool. A machining condition setting means for setting a machining condition on the workpiece, and an electrical signal obtained by detecting vibration or cutting force of the cutting device that is cutting the workpiece based on the machining conditions set by the machining condition setting means. Signal converting means for converting, signal separating means for separating the electric signal converted by the signal converting means into a cutting component signal and a tool vibration component signal, information on the cutting component signal separated by the signal separating means and a tool vibration component A determination index value calculating means for calculating a determination index value for determining a state of machining during cutting with the cutting tool using signal information, and a determination index value calculated in advance by the determination index calculation means Judgment An abnormality determination means for comparing the difference value with the abnormality determination means, a storage means for storing the determination result of the presence or absence of abnormality determined by the abnormality determination means and the machining conditions set by the machining condition setting means in association with each other; The determination index value calculated by the determination index calculation means is compared with a predetermined determination threshold value, and a new value including an override rate for the set machining condition according to the size of the determination index value with respect to the determination threshold value A machining condition calculation unit that calculates a machining condition, and the machining condition setting unit changes the set machining condition to a new machining condition calculated by the machining condition calculation unit while cutting the workpiece. The cutting device characterized by performing. 前記信号分離手段は、前記電気信号を周波数変換し、該電気信号を周波数変換した情報と予め記憶しておいた加工条件情報と加工工具の固有振動数の情報を用いて前記電気信号を切削成分力信号と工具振動成分力信号に分離することを特徴とする請求項9記載の切削加工装置。   The signal separating means converts the frequency of the electrical signal, and uses the information obtained by frequency-converting the electrical signal, machining condition information stored in advance, and information on the natural frequency of the machining tool as a cutting component. The cutting apparatus according to claim 9, wherein the cutting device is separated into a force signal and a tool vibration component force signal. 前記信号分離手段は、前記電気信号の移動平均値を算出し、前記電気信号と前記算出した移動平均値の信号差を算出し、前記算出した移動平均値を切削成分力信号、前記算出した信号差を工具振動成分信号として出力することを特徴とする請求項9記載の切削加工装置。   The signal separation means calculates a moving average value of the electric signal, calculates a signal difference between the electric signal and the calculated moving average value, uses the calculated moving average value as a cutting component force signal, and the calculated signal. The cutting apparatus according to claim 9, wherein the difference is output as a tool vibration component signal. 前記加工条件算出手段は、前記算出した判定指標値が前記予め設定した判定しきい値よりも所定の量以内で小さいときには前記新しい加工条件として前記設定した加工条件に対するオーバーライド率を100%に設定することを特徴とする請求項9記載の切削加工装置。   The machining condition calculation means sets an override rate for the set machining condition as 100% as the new machining condition when the calculated determination index value is smaller than a predetermined threshold value within a predetermined amount. The cutting apparatus according to claim 9. 前記加工条件算出手段は、前記判定指標と前記判定しきい値との差の絶対値が大きいほど、大きな値のオーバーライド率を用いることを特徴とする請求項9記載の切削加工装置。   The cutting apparatus according to claim 9, wherein the machining condition calculation unit uses a larger override rate as the absolute value of the difference between the determination index and the determination threshold value is larger. 切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するときに前記切削加工装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を用いた加工方法であって、前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための指標値として、前記切削工具の振動に由来する前記切削加工装置の振動の振幅を切削に由来する前記切削加工装置の振動の振幅で除算して得た値に基づく情報を用いることを特徴とする切削加工装置を用いた加工方法。   A cutting method using a cutting device that measures vibration or cutting force of the cutting device and sequentially changes processing conditions when cutting a work material using a cutting tool in the cutting device, As an index value for determining the state of processing during the cutting with the cutting tool, the vibration amplitude of the cutting device derived from the vibration of the cutting tool is divided by the amplitude of vibration of the cutting device derived from cutting. A processing method using a cutting apparatus characterized by using information based on values obtained in this manner. 切削加工装置で切削工具を用いて被削材を切削加工するときに前記切削加工装置の振動または切削力を測定して順次加工条件を変更する切削加工装置を用いた加工方法であって、前記切削工具で加工中の加工の状態を判定するための指標値として、前記切削工具の振動に由来する前記切削加工装置の振動を周波数変換し、サイドローブ振幅をメインローブ振幅で除算して得た値に基づく情報を用いることを特徴とする切削加工装置を用いた加工方法。   A cutting method using a cutting device that measures vibration or cutting force of the cutting device and sequentially changes processing conditions when cutting a work material using a cutting tool in the cutting device, As an index value for determining the state of machining during machining with a cutting tool, the vibration of the cutting device derived from the vibration of the cutting tool was frequency-converted and obtained by dividing the side lobe amplitude by the main lobe amplitude The processing method using the cutting device characterized by using the information based on a value. 切削工具を回転させる加工に伴う切削状態量を測定し加工異常検知する機能を備えた加工装置におけるデータ入力を支援するデータ入力支援装置であって、
前記切削工具で被削材を加工するための加工条件のライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの加工条件のライブラリ項目の指定を受ける加工条件入力部と、
前記切削工具で被削材を加工するための加工パスのライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの加工パスのライブラリ項目の指定を受ける加工パス入力部と、
前記切削工具で被削材を加工するための工具の特性と被削材の特性のライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの工具の特性と被削材の特性のライブラリ項目の指定を受ける工具・被削材特性入力部と、
前記切削工具で被削材を加工したときの切削状態量を測定したデータから加工異常を判定するための条件のライブラリ項目をユーザに対して提示しユーザからの判定条件のライブラリ項目の指定を受ける判定条件入力部と、
を備えたことを特徴とするデータ入力支援装置。
A data input support device for supporting data input in a processing device having a function of measuring a cutting state amount accompanying processing for rotating a cutting tool and detecting processing abnormality,
A processing condition input unit that presents a library item of processing conditions for processing a workpiece with the cutting tool to the user and receives specification of the library item of processing conditions from the user,
A processing path input unit that presents a processing path library item for processing a workpiece with the cutting tool to the user and receives specification of the processing path library item from the user;
Library items of tool characteristics and work material characteristics for processing the work material with the cutting tool are presented to the user, and the user specifies the library characteristics of the tool characteristics and work material characteristics from the user. Tool / work material characteristics input section,
A library item of a condition for determining a machining abnormality is presented to the user from data obtained by measuring a cutting state amount when the work material is machined by the cutting tool, and the determination is made by the library item of the determination condition from the user. A judgment condition input section;
A data input support device comprising:
前記判定条件入力部で選択した入力項目に応じて、前記切削状態量の信号を分離する方法を変更することを特徴とする請求項16記載のデータ入力支援装置。 17. The data input support device according to claim 16, wherein a method for separating the signal of the cutting state quantity is changed according to an input item selected by the determination condition input unit. 前記判定条件入力部で選択した入力項目に応じて、前記加工異常を判定するための異常検知しきい値の算出方法を変更することを特徴とする請求項16記載のデータ入力支援装置。 The data input support device according to claim 16, wherein a calculation method of an abnormality detection threshold value for determining the processing abnormality is changed according to an input item selected by the determination condition input unit.
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